分布式卫星混合基线SAR-ATI相位校正方法

本文提出了一种分布式卫星混合基线SAR-ATI相位校正方法。分布式卫星在SAR-ATI工作模式下,由于编队构型、任务需求、地球自转、轨道摄动和卫星姿态变化等诸多因素的影响,卫星之间存在沿航向和切航向的混合基线。卫星间的切航向基线加剧了基线去相关引起的相位随机噪声,使得ATI相位中运动目标相位和地面高程相位混合在一起,造成了大量的虚警,导致动目标检测失败。本文提出了一种新的SAR-ATI混合相位校正方法,较好地抑制了切轨迹干涉相位,改善了SAR-ATI的检测性能。本文基于分布式卫星SAR仿真系统进行了仿真实验,实验结果证明了该方法的良好性能。

分布式星载单基线SAR-ATI/DPCA技术性能分析与对比

SAR-ATI和SAR-DPCA技术是分布式星载单基线SAR-GMTI系统常用的杂波抑制和运动目标检测方法。本文从运动目标检测性能出发,以两种处理技术的杂波和动目标的信号模型和统计分布模型为基础,考虑杂波和加性噪声、通道幅度/相位不一致性误差、频率同步误差等影响因素,对ATI和DPCA技术的动目标检测性能进行分析和对比。仿真实验表明在地面场景均匀同质假设下,DPCA的检测性能优于ATI技术;通道相位误差对ATI和DPCA技术影响较大;在采取了一定的同步措施前提下,频率同步误差对两种技术的检测性能影响相对较小。

基于中国剩余定理解分布式星载SAR-ATI测速模糊

分布式星载SAR系统利用沿航迹干涉对地面运动目标测速时,由于较长基线导致严重的测速模糊。该文在研究鲁棒性中国剩余定理的基础上,利用剩余定理在满足某些约束条件下得到唯一解的原理,分析了多基线和多频率分布式星载SAR-ATI系统解速度模糊的方法,同时推导了多基线和多频率的约束条件,以及最大测速值。仿真结果表明该文算法能有效地解分布式星载SAR-ATI系统动目标速度模糊,为分布式星载SAR系统设计与基线设计提供了一定的指导作用和参考价值。

顺轨干涉SAR海洋表面流场迭代反演算法

该文在分析传统顺轨干涉SAR表面流场速度分离方法不足的基础上,根据海面微波成像仿真模型建立了顺轨干涉SAR海洋表面流场迭代反演算法。利用该迭代反演算法对JPL AIRSAR获得的机载顺轨干涉SAR数据进行流场反演,并将反演流场与普林斯顿海洋模型(POM)的输出流场进行对比,两个流场具有很好的一致性,证实了该迭代反演算法的有效性。

基于先验信息的分布式星载单基线SAR/ATI方法

在综述了分布式星载SAR/ATI技术的基础上,阐述了单基线SAR/ATI技术的原理和杂波、噪声对检测、测速性能的影响,给出了一种基于先验信息的单基线SAR/ATI检测和测速方法,最后基于多功能的天基雷达仿真系统进行了仿真实验和性能分析。

基于ATI的双通道UWB SAR运动目标检测和距离向速度估计

本文对基于ATI的双通道UWB SAR运动目标检测和距离向速度估计算法进行了研究。针对运动目标易在UWB SAR图像上散焦的特点,本文对运动目标在双通道UWB SAR图像上散焦像轨迹之间的位置关系及干涉相位进行了分析;针对ATI算法运动目标检测中的盲速现象和距离向速度估计时的距离向速度模糊现象,本文根据UWB SAR大相对带宽的特点,提出了一种多频子带ATI方法消除盲速区、解除距离向速度模糊,该方法只需两部接收天线,相比多基线方法可大大节省硬件成本。基于半实测数据的实验证明了本文所提理论正确性和算法的有效性。

速度聚束调制对顺轨干涉SAR浅海地形成像的影响研究

通过理论推导,证明了顺轨干涉SAR对海洋成像时同普通SAR一样,存在速度聚束调制。速度聚束调制使得顺轨SAR对海洋成像时产生一种非线性映射关系,这种非线性映射关系与径向流场的方位向梯度变化以及平台到目标的斜距与平台运动速度的比值(R/V)有关。以方位向存在一定坡度的浅海地形为例,分析了速度聚束调制对顺轨干涉SAR浅海地形成像的影响。仿真结果分析表明:当径向流场在方位向上存在梯度变化时,根据梯度变化的大小和方向的不同,会使浅海地形特征在顺轨干涉SAR相位图像上产生压缩、拉伸甚至混叠等失真,且R/V越大失真越严重。

交轨干涉SAR涌浪干涉相位模型及数值模拟

建立了包含海表面高度和速度聚束的交叉轨迹干涉合成孔径雷达(Across-Track Interferometric Synthetic Aperture Radar,XTI-SAR)涌浪干涉相位模型,得到了涌浪成像的解析表达式。进一步研究了XTI-SAR沿方位向传播的涌浪成像机制。定义二次谐波振幅与基波振幅比率来表征成像非线性,通过比较XTI-SAR和沿轨迹干涉合成孔径雷达(Along-Track Interferometric Synthetic Aperture Radar,ATI-SAR)相位的二阶调和分量,分析不同海况和干涉SAR参数情况下的数值模拟,结果表明:当速度聚束弱时,XTI-SAR相位比ATI-SAR相位具有较强的非线性,ATI-SAR比XTI-SAR更适合测量海浪。当速度聚束强时,XTI-SAR相位比ATI-SAR相位具有较弱的非线性,XTI-SAR比ATI-SAR更适合测量海浪。

星载SAR海面顺轨干涉仿真研究

星载SAR海面顺轨干涉(ATI)仿真对理解海面ATI成像机制、指导海洋遥感SAR系统设计具有重要意义。在基于时序的星载SAR海面场景回波生成基础上,对海面ATI展开仿真研究,内容包括顺轨编队设计、海面建模、海面电磁散射建模、动态场景回波生成、SAR成像和ATI数据处理,给出单色波和分形海面仿真实例,ATI处理结果表明该星载SAR海面顺轨干涉仿真思路有效。

分布式卫星SAR沿航迹干涉编队构型优化

沿航迹干涉(ATI)SAR可用来测量地面运动目标的径向速度,分布式卫星系统能改善ATI测速精度并增加系统可检测速度范围。合理地设计小卫星间的空间编队构型是保证分布式卫星系统性能的关键。该文给出一种综合评价分布式卫星SAR系统测速精度的模型,该模型可用来对满足绕飞轨道的分布式卫星群的构型进行优化设计。采用随机搜索算法进行了仿真试验,试验结果验证了本文方法的有效性。

顺轨干涉SAR浅海地形成像建模及其最优雷达观测参数分析

该文基于浅海海流动力模型、波流交互模型、后向散射模型以及Doppler谱模型对顺轨干涉SAR浅海地形成像进行了建模。利用建立的成像模型,在准1维近似的条件下对不同雷达频率、入射角、顺轨基线长度以及极化方式等参数对顺轨干涉SAR浅海地形成像的影响进行了探讨。在成像延时低于海面去相关时间的前提下,高频率、大入射角以及长顺轨基线条件比较适合于顺轨干涉SAR浅海地形成像;而极化方式对顺轨干涉相位变化的影响不大,如果综合考虑信噪比等因素的影响,VV极化仍是顺轨干涉SAR浅海地形成像的首选极化方式。

旋转目标在三孔径InSAR中的幅相特性

该文首先建立了旋转目标的时频模型、多普勒模型;然后利用旋转目标的多普勒特点分析其SAR成像特点;最后分析了三孔径InSAR中偏置相位中心天线(DPCA:Displaced Phase Centre Antenna)杂波对消以及沿迹干涉(ATI:Along-Track Interferometry)的物理意义,得到了三孔径干涉对消处理后旋转目标的幅度、相位特性。这种分析方法比以往斜距近似分析更简单直观,并且仿真实验验证了结论的正确性,并且分析了其相位缠绕可能造成的动目标检测误差。为研究微运动目标在多通道SAR中的成像特性研究提供了初步的参考,证明了微动类型干扰对SAR动目标检测也能够形成不利影响。

子带子孔径ATI地面运动目标检测及参数估计方法

该文提出了一种新的基于子带子孔径图像序列的顺轨干涉(ATI)地面运动目标检测方法。该方法利用超宽带合成孔径雷达(UWBSAR)的大带宽大波束角和低频特性,生成了对应不同中心频率和视角的多幅子带子孔径顺轨干涉图,并联合运动目标的多频多子孔径干涉相位进行地面运动目标检测和参数估计。该方法相比传统的ATI方法的优点在于:在检测方面,消除了盲速,既能检测具有距离向速度的目标,又能检测具有方位向速度的目标;在速度估计方面,能无模糊地同时估计出目标的距离向速度和方位向速度。基于UWBSAR半实测回波的实验验证了该方法的有效性。

星载SAR分布杂波仿真及其应用

为了实现SAR-GMTI的杂波抑制技术,必须首先对杂波进行建模。K分布是目前公认的较能精确反映雷达杂波的模型,本文将它作为场景的点反射体,其幅度和相关性反映地面的起伏。按照星载几何关系,将地面的杂波投影到斜距方向,并按照产生SAR原始回波数据的方法,对每个反射体进行逐点采样。对生成的杂波经过成像处理并且将这种方法应用于ATI的研究,检测和估计动目标参数,对工程问题有一定的指导意义。

TerraSAR-X数据沿轨干涉运动目标检测研究

为检验TerraSAR-X数据在地面运动目标检测(GMTI)应用中的潜力,并验证基于SAR沿轨干涉图的幅度和相位联合统计特性以及恒虚警率的检测方法(ATI-CFAR)对TerraSAR-X数据的适用性,利用TerraSAR-X卫星单发双收模式数据,基于一种ATI-CFAR方法,结合数据特点进行改进,对北京北五环部分路段开展GMTI实验研究。结合地面同步实验进行验证分析,结果表明:1)TerraSAR-X数据能够应用于GMTI,但干涉相位受干扰严重,使用统计的方法确定ATI相位阈值易发生过度估计,导致大量漏检;2)基于车速先验知识确定相位阈值,利用图解法确定ATI幅度阈值,能够有效地改善检测结果。本文方法检出率和正确率分别达到70%和87.5%,证明了其对TerraSAR-X数据的适用性,反映出TerraSAR-X数据在GMTI应用中的潜力。

分布式SAR系统PRF误差对ATI测速的影响

分布式SAR采用收发平台分置的飞行方式,具有许多突出优点,但接收机和发射机的PRF会有误差。该文根据收发分置SAR系统原理,建立了收发分置SAR系统PRF误差对成像及干涉的影响模型,研究了PRF误差对ATI相位及测速的影响,并在此基础上提出了对PRF精度的要求。仿真验证了模型的有效性和要求的合理性。

基于最小二乘估计和小波去噪的ATI-SAR自适应相位校正方法

ATI-SAR系统要求两个通道的相位特性准确匹配。该文分析了ATI-SAR系统相位误差的来源,建立了ATI-SAR系统相位误差的数学模型。提出了一种基于最小二乘估计和小波去噪的ATI-SAR自适应相位校正方法,给出了该相位校正方法的处理流程。计算机仿真证明在没有平台速度、偏航角等先验知识的情况下该方法仍可有效补偿ATI-SAR系统的相位误差,而且相位缠绕时,不需进行相位解缠。

面向地面运动目标检测的SAR图像分辨率选取

在合成孔径雷达地面运动目标检测技术中,SAR图像分辨率的选取直接影响运动目标的检测性能.为此,该文提出一种适合于运动目标检测的SAR图像分辨率选取方案.结合感兴趣的目标大小从运动目标检测概率的角度出发,对不同SAR图像分辨率情况下运动目标的检测性能进行分析,以一种具有典型反射截面积的运动目标为例,给出不同目标尺寸条件下的最佳SAR图像分辨率,该方案可广泛应用于工程实践.

高分三号卫星ATI模式海表面流场测量性能分析

顺轨干涉合成孔径雷达(Along-Track Interferometric Synthetic Aperture Radar,ATI-SAR)是获取高分辨率海表面流场的一种有效手段。文章首先分析了ATI-SAR海表面流场测量精度的影响因素(极化方式、入射角、有效顺轨基线、海面风场),给出了适用于ATI海表面流场测量的雷达系统参数,然后基于仿真实验对高分三号卫星海表面流场测量性能进行了研究。由于单星顺轨干涉基线长度有限影响流场测量精度,而在双星编队模式下可以使测量性能达到最佳,因此最后分析了双星编队方式下ATI海表面流场干涉基线选取范围,可为双星编队海流监测系统设计提供参考。

基于模拟退火和区域划分的海表流场反演算法研究

经典的海洋表面流场迭代反演算法采用固定的校正系数对探测区域进行整体分析和计算,因此耗时较长且反演精度也受到了一定程度的限制。本文提出利用模拟退火算法对反演过程中的校正系数进行优化,使其能根据每一次反演的结果进行自适应的调整和改变,从而减少迭代次数;同时根据流场分布的特点,提出划分探测区域的反演方法,最终,在经典算法的基础上给出了改进的海表流场反演算法。仿真反演实验结果表明,改进后的反演算法,其时效性和精度都有了明显提高。