GEO SAR高阶多普勒信号模型研究

信号模型是星载合成孔径雷达(SAR)数据处理的基础数学模型,文章通过分析地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的轨道和成像机理的特殊性,针对长合成孔径时间和弯曲轨迹,提出了一种适用于GEO SAR的精确高阶多普勒信号模型。首先,建立合理的星-地运动几何模型,分析3种典型轨道GEO SAR的姿态导引角度和合成孔径时间特性;然后,阐述高阶多普勒信号模型的解析形式以及相应各频域的解析表达式。仿真结果表明:与等效斜视距离模型和改进的等效斜视距离模型相比,高阶多普勒信号模型具有更高的精度;对10m分辨率的点目标进行成像处理,利用4阶多普勒模型成像后,聚焦效果良好。     

几种GEOSAR上成像算法比较

地球同步轨道SAR具备着低轨SAR所不具有的优势,然而其具有合成孔径时间长、慢速运动的特点,成像处理远比低轨SAR复杂。针对地球同步轨道＂8＂字形星下点轨迹的特点,结合现有的成像算法,对GEOSAR回波信号进行了建模,对成像算法的选择做了说明,主要分析了BP算法、RD算法、CS算法。最后在对三种算法分别仿真的基础上详细地比较了算法在地球同步轨道上的适应性、成像效果以及计算量。     

电离层FR对GEO SAR点目标成像影响的验证

为了实验评判地球同步轨道合成孔径雷达（Geosynchronous Earth Orbital，GEO SAR）信号穿越大气层时电离层法拉第旋转（Faraday Rotation，FR）效应对其点目标成像的影响大小，文章提出了一种在地面车载实验时用铁氧体等效验证电离层FR对GEO SAR点目标成像影响的方法，实验给出了不经过电离层FR和经过等效电离层FR的点目标成像结果。测量结果表明，电离层法拉第旋转对点目标成像影响明显，但通过一定的图像补偿算法，可在后续工作中较好地抵消这种影响。     

一种适合地球同步轨道SAR的改进CS算法

地球同步轨道SAR具有一般低轨SAR所不具备的优势。然而其“8”字形的运动轨迹也给成像带来了困难,基于直线运动的成像算法将失效。针对这个问题,利用了聚焦性能比较好的CS算法并结合偏航牵引控制和弯曲补偿的方法把弯曲的孔径拟合成直线再进行成像。本文分别对地球同步轨道SAR偏航牵引问题,等效斜视角进行了研究,详细推导了斜视工作模型下基于弯曲补偿改进的CS算法,根据分辨率的需求对地球同步轨道SAR大合成孔径进行子孔径处理,最后通过仿真验证了算法的成像性能。     

地球同步轨道SAR曲线轨迹模型和成像算法研究

由于地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)轨道高度高,地球自转对其影响较为严重,其相对地球的运动变得更为复杂,低轨SAR中的直线轨迹模型已不能精确逼近其真实成像几何,基于该模型推导的成像算法也不再适用。针对这一问题,本文首先根据GEO SAR平台的运动特点,使用高阶逼近模型建立了适用于GEO SAR长合成孔径时间的斜距方程,并结合级数反演法,推导出该斜距方程下的二维频谱高阶近似表达式。在此基础上提出了一种二维频域成像算法并分析了其运算量。该算法所有操作都由快速傅里叶变换和相位点乘完成,具有较高的效率。点目标仿真结果表明本文斜距方程精度较高,该算法能实现GEO SAR全孔径高精度成像。     

一种方位时变GEO SAR成像处理新算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)回波模型的距离空变和方位时变问题,提出一种基于改进距离-多普勒(RD)和方位向调频尺度变换(CS)的成像算法。首先引入四阶泰勒展开模型解决成像中存在的弯曲轨迹问题,然后对传统RD算法进行改进,补偿距离空变,最后对方位时变进行建模,通过方位向CS补偿方位时变,使GEO SAR能够进行更大场景的成像。结合天基雷达先进仿真系统(SBRAS)进行仿真,验证了该算法的有效性。     

一种新的BDS—BSAR多星融合目标监测算法

近年来,基于卫星导航信号(GNSS)的双基地合成孔径雷达(GNSS-BSAR)以其低成本、实时的全球覆盖能力在遥感应用中发挥着越来越重要的作用.北斗导航卫星(BDS)作为GNSS系统的重要组成部分,以其更高的信号带宽为特点,理论上能够为SAR系统提供更高的分辨率.一种新的基于北斗GEO卫星导航信号的双基地合成孔径雷达(GEO-BDS-BSAR)卫星的多星融合目标监测算法,通过结合北斗GEO的信号特性以及相对稳定及几何构型,能够有效提高目标监测的分辨率,同时有效避免了传统基于全球导航信号的双基地合成孔径雷达(GNSS-BSAR)系统的距离单元偏移误差校正处理,降低了传统反投影算法(BPA)的运算复杂度.通过仿真结果验证了该方法的可行性与有效性.     

利用非GEO卫星进行地面站时间同步研究

根据地球静止轨道（GEO）卫星转发同步信号的双向时间比对法实现站间时间同步的基本原理,提出了利用拟合非GEO卫星转发信号的伪距实现时间同步的新方法。拟合伪距法消除了传播路径延迟和只能使用GEO卫星作为信号转发器的限制,扩大了双向时间比对的应用范围。仿真结果表明：该法有较高的精度,满足工程要求。     

考虑电离层对GEOSAR影响的改进CS成像算法

地球同步轨道合成孔径雷达(GEOSAR)轨道位置高且合成孔径时间较长,电离层的空时变化特性严重影响该雷达的聚焦性能。为解决电离层对GEOSAR成像聚焦性能的影响,提出一种改进的chirp scaling (CS)成像算法。结合GEOSAR的轨道运动特点,给出因电离层空时变化引起的回波信号模型,提出了改进CS成像算法用以解决电离层对成像聚焦性能的影响。仿真结果表明:该成像方法能较好地处理电离层影响,可获得理想的聚焦成像结果。该方法为GEOSAR实现高精度成像提供了技术支撑。     

印度太空研究组织(ISRO)设计GEO成像卫星

据报道,印度太空研究组织(ISRO)正在设计一颗地球同步轨道(GEO)成像卫星(Gisat)。该卫星将携带一个具有多光谱(可见光谱、近红外光谱、热光谱)、多分辨率(50m到1.5km)成像设备的GEO成像仪,定位于36 000km地球同步轨道位置。