高分三号卫星图像质量指标设计与验证

图像质量指标是衡量合成孔径雷达(SAR)卫星成像能力及定量化应用水平的重要指标。在进行高分三号(GF-3)卫星总体设计时,根据海洋、减灾、水利、气象等应用领域的需求,提出了能够兼顾各行业用户典型应用及定量化反演的图像性能要求,确定了几何质量指标和辐射质量指标2类共13项图像质量指标,分析了卫星平台、SAR载荷、空间传输、地面定标及处理等各项因素对图像质量指标的影响,总结了通过卫星总体设计保证各项图像质量指标的方法及手段。GF-3卫星的在轨测试及业务化运行,验证了图像质量指标的符合性,可为后续SAR卫星的研制提供设计参考。     

一种THz SAR的宽幅、高分辨成像方法研究

分析太赫兹合成孔径雷达(THz SAR)在高分辨成像领域的优势,针对THz波段天线波束窄、常规SAR成像方法成像场景窄的缺点,提出一种同时实现宽幅和高分辨的THz SAR成像方法。首先对载频220GHz的THz SAR系统指标进行分析,接着着重研究一种改进的距离-多普勒算法,最后采用该算法对1km×1km的宽幅场景进行Matlab仿真,在机载环境下实现0.1m×0.1m的高分辨率成像,验证了成像方法的可行性。     

误码率对星载合成孔径雷达图像质量影响的数字仿真研究

定量分析了星载合成孔径雷达 (SAR)原始回波信号的量化噪声、饱和噪声以及误码噪声对面目标信噪比的影响 ;建立了星载 SAR数字仿真系统 ,对不同误码率条件下的点目标阵场景的星载 SAR原始回波信号进行数字仿真 ,采用 Chirp Scaling算法进行成像处理 ,并对成像结果进行图像质量评估 ,研究了误码噪声对点目标 (尤其是弱信号目标 )性能影响的规律。     

对SAR雷达的成像欺骗干扰技术研究

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率成像雷达,具有良好的对地侦察探测能力.在电子战应用中,对SAR的干扰特别是成像欺骗干扰研究具有迫切的现实应用需求.首先建立了针对SAR雷达的成像欺骗干扰模型,根据干扰模型给出了具体的欺骗干扰流程.然后采用成像算法进行了仿真闭环验证,仿真结果表明了算法模型的有效性.最后,简单分析了该成像欺骗方法在实际工程实现时要注意的问题.     

星载SAR海洋特征检测技术初步研究

以舰船尾迹检测为例,分析了星载SAR对海洋特征成像的机理,从理论上阐述了星载SAR在舰船尾迹检测中具有的独特优势。在此基础上建立了星载SAR对海洋特征成像的仿真模型,并给出了仿真得到的舰船尾迹SAR图像。     

利用收发宽波束实现星机双基地SAR的波束同步

由于低轨道雷达卫星的飞行速度远快于飞机,波束同步技术是关系到星机双基地SAR能否具有实用价值的核心技术。已有文献中提出的基于收发波束指向控制的同步方法具有场景长度短、算法复杂等缺点。根据星机双基地SAR远发近收的特点,提出一种基于收发宽波束的波束同步方法。从信噪比、系统模糊性等方面对该方法进行量化论证。仿真结果验证了方法的可行性。与已有方法进行比较,结果表明,文中提出的方法能在方位分辨率相等的前提下获得更大的场景长度;而且由于无需进行波束指向控制,成像算法简单。     

GEO-SAR快视成像系统设计与实现

文章设计并实现了基于高性能通用化集群架构的GEO SAR快视成像系统，对相应的软硬件系统结构和组成进行了阐述。基于3×3点阵回波数据，文章通过采用后向投影算法（BPA）的仿真实验，验证了该快视成像系统的有效性。成像结果表明，该GEO SAR快视成像系统可以满足SAR图像反演的系统指标和效能要求。     

高分辨率星载聚束式SAR的极坐标格式成像处理

极坐标格式算法是应用于聚束式 SAR成像处理的经典算法。基于极坐标格式算法 ,研究了高分辨率星载聚束式 SAR的成像处理及相关问题 ,分析了非平面运动、运动测量误差对成像质量的影响。最后 ,通过计算机仿真 ,给出高分辨率的星载聚束式 SAR的成像结果。     

基于高分三号卫星的星载无人机双基前视SAR系统设计

高分三号卫星是我国首颗全极化C波段高分辨率SAR成像卫星。文章提出一种以高分三号卫星为辐射源的无人机双基前视SAR系统。对典型双基构型参数下的成像分辨率、分辨率夹角、图像信噪比等指标进行理论分析。所设计的星载 无人机载前视SAR系统，成像场景中心地距分辨率为0.8m，多普勒分辨率为2m，分辨率夹角约为85°，SNR约为52dB，并通过计算机仿真实验，验证了理论分析的正确性和有效性。文章所提出的系统设计方法为星载 无人机载前视SAR高分辨率目标侦察、飞机着陆指引等应用提供解决方案。     

基于真实场景的SAR回波模拟方法研究

SAR原始回波模拟在系统设计及成像算法验证等方面具有重要的理论及工程实践意义。文中在分析并建立合成孔径雷达回波信号数学模型的基础上,研究一种基于真实场景的SAR回波模拟方法。该方法利用SAR真实场景图像的灰度信息近似求得场景后向散射系数,根据雷达脉冲工作流程生成回波数据,具有实现简单、计算量小、回波模拟结果精确等优点。通过点目标、面目标和真实场景回波的仿真实验,从回波数据的统计特性以及图像级角度验证了其可行性。     

基于ATI技术和象素匹配的星载SAR/GMTI实现方法

与机载合成孔径雷达相比,星载合成孔径雷达由于其复杂的空间几何关系、地球自转及地球曲率等因素的影响,使得星载SAR／GMTI的实现更为复杂。提出了当不满足相位偏置中心天线(DPCA)中脉冲重复频率和天线水平基线间的严格约束条件时,通过象素匹配法和星载SAR沿航迹向干涉(ATI)技术实现星载合成孔径雷达(SAR)动目标检测、测速及定位的一种方法。该方法采用沿航迹向线性排列的双孔径天线星载SAR结构,首先建立了星载SAR双孔径天线空间几何模型并详细分析了星载SAR双孔径天线机理及信号特性,然后利用常规方法成像的双天线SAR图像,分析并推导了基于ATI技术和象素匹配实现对地面背景杂波淹没的运动目标检测、径向速度分量估计以及目标定位的方法。最后,通过计算机仿真验证了其有效性。     

卫星扰动对星载SAR成像质量的影响

星载合成孔径雷达快视成像质量与卫星的运动姿态密不可分，卫星扰动主要体现在对多普勒参数的影响上，而快视成像一般利用卫星星历来估计多普勒参数。通过详细分析，找出了卫星扰动对多普勒参数的内在联系，给出了详细的数学公式并结合实际数据进行了计算机模拟，给出了平台的控制精度范围，为星载ＳＡＲ系统设计提供理论依据。     

星载合成孔径雷达电子战数学仿真研究

研究并建立了精确描述星载SAR平台、目标、干扰平台之间的空间几何关系模型,建立了星载SAR电子战数学仿真模型,详细介绍了仿真系统中的关键数学模型。开发了星载SAR电子战仿真系统,该系统能够仿真SAR各种工作模式、各种对抗方式和各种干扰样式。     

星载干涉合成孔径雷达高度计波束指向优化设计新方法

基于干涉合成孔径雷达(InSAR)体制的星载高度计能实现高分辨率、宽幅、高精度海面高程测量。传统合成孔径雷达(SAR)系统波束指向设计方法以SAR图像近远端噪声等效后向散射系数差异最小化为优化目标,星载InSAR高度计对海入射角小,如采用传统波束指向设计方法将面临系统近端测高性能优于远端等问题。为使远端测高性能满足应用精度指标要求,系统需提高雷达发射功率或增大雷达天线尺寸,这对卫星系统提出了较高的要求。提出了面向测高应用的星载InSAR高度计波束中心指向设计新方法。该方法通过调整雷达波束中心指向实现全场景测高性能最优化,可有效降低传统设计方法中SAR载荷对发射功率等卫星指标的要求,对未来我国发展InSAR体制海面高度计系统设计具有重要的指导意义。仿真分析结果验证了新方法相对于传统设计方法的优越性。     

高分辨率星载聚束式SAR改进的ECS成像算法

提出一种适用于高星载聚束式合成孔径雷达（SAR）的改进Extended Chirp Scaling（ECS）算法。基于斜视距离等效模型，推导出改进的ECS算法，给出改进的方位Scaling因了以及算法的实现步骤。在斜视情况下改进的方法Scaling因子可以减小算法所需要的方位时间展宽，提高方位处理效率。为解决高分辨率星载聚束式SAR脉冲重复频率（PRF）过高等问题，在算法中结合了子孔径处理，并分析了采用子孔径处理的必要性及其实现方法。最后，通过计算机仿真，验证了算法的有效性。     

星机双基地SAR的工作模式研究

由于卫星速度远快于飞机,传统的条带式已不适用于星机双基地SAR。有文献提出一种"双向滑动聚束式",但该模式存在成像场景长度短、成像算法复杂等缺点。利用星机双基地SAR接收机端信噪比高的特点,提出两种新的工作模式,分别是"卫星宽波束、飞机反向滑动聚束式"和"双宽波束式"。当仅展宽飞机波束时,"双宽波束式"演变为"宽波束接收式"。从理论上分析两种工作模式的可行性,并计算得出典型参数下的技术指标。相比于"双向滑动聚束式",在方位分辨率相等的条件下,这些新模式的场景长度都明显增加。但除"宽波束接收式"外,所提两种新模式将使返回卫星的单基地回波无法使用。文末分析了几种工作模式的适用场合。