星载SAR椭圆轨道全零多普勒导引方法研究

多普勒中心频率在星载合成孔径雷达（SAR）成像中,直接影响方位向的模糊度及图像的定位精度。全零多普勒导引方法通过调整偏航角和俯仰角,使多普勒中心频率为零,但现有方法都导致残余多普勒中心频率较大。文章利用椭圆轨道下多普勒中心频率的表达式,将多普勒中心频率分为仅与俯仰角相关部分,以及与俯仰角和偏航角都相关的部分,令两部分分...     

一种适用于椭圆轨道的新型偏航导引规律

多普勒特性是星载合成孔径雷达(SAR)数据处理中关键参数之一,对方位向性能以及成像精度都有着非常重要的影响。基于轨道动力学理论,该文简要论述了传统偏航导引方法和全零多普勒方法,并分别分析了它们应用于椭圆轨道时的不足之处,提出了一种新的适用于椭圆轨道的偏航导引方法。利用TerraSAR\|X卫星轨道参数,分别使用这三种方法进行了数值仿真,仿真结果表明,使用新的偏航导引方法后,多普勒中心频率被减小到不超过5Hz,比传统的偏航导引方法缩小了约一百倍,比基于瞬时圆轨道的全零多普勒方法缩小了超过5倍,表明了该方法的优势及有效性。     

高分辨率星载斜视SAR的姿态导引

高分辨星载斜视合成孔径雷达回波信号中,多普勒中心频率随距离向的变化通常是十分显著的.这种变化导致系统需要更高的脉冲重复频率来实现方位向无混叠采样.然而,过高的脉冲重复频率将引起严重的距离模糊、极大的数据率,并将限制成像区域大小.本文推导了一种新的全零多普勒导引方法,并在此基础上提出了一种最小化多普勒中心频率随距离变化的姿态导引方法,从而能够最大限度地降低系统脉冲重复频率.根据星地空间几何关系和姿态导引原理,文中推导了实现全零多普勒导引的偏航角和俯仰角的解析表达式,并进一步给出了最小化多普勒中心频率随距离变化的姿态导引规律.最后通过计算机仿真,验证了该方法的有效性.     

分布式SAR卫星偏航控制及精度要求

分布式SAR是一个复杂的协同工作编队多卫星系统,波束同步是实现干涉SAR的前提。针对分布式SAR卫星对偏航控制和波束同步要求的特点,文章对其两个重要参数多普勒中心频率fDC和多普勒中心频率差ΔfDC进行了详细分析,提出了沿迹基线的要求。利用偏航与俯仰联合控制来减小fDC,并提出了主、辅星采用相同的偏航控制角度、由相控阵天线实现波束同步的途径,以避免编队卫星面质比的差异。最后分析并得出了对姿态控制精度的要求。     

InSAR编队卫星全零多普勒姿态导引研究

推导一种新的InSAR编队卫星全零多普勒姿态导引方法。由从星多普勒中心频率,给出了偏航角和俯仰角的解析表达式。仿真结果表明:理论上该法在距离向上可使SAR天线中心完全指向零多普勒线。     

基于平均相位增量法的多普勒中心估计方法研究

为了实现高分辨率成像,在保证系统实时性的同时还要保证中心频率估计的精度。研究了利用平均相位增量法精确估计多普勒中心的仿真实现过程,并利用这种方法对实测数据进行了中心估计和成像,取得了较好的效果。     

InSAR编队卫星波束同步姿态策略分析

从卫星姿态的角度,提出了一种考虑主星二维导引的InSAR编队卫星波束覆盖同步策略,可实现约100%的波束重叠覆盖。分析了该策略下主从两颗卫星图像的多普勒中心频率以及对后期图像干涉处理的影响。提出了一种综合考虑全零多普勒和波束同步的姿态规划策略,在保证双星多普勒中心频率均为零情况下可使编队对地观测有效区域最大。     

星载SAR的多普勒中心频率估计的新探索

本文对几种经典的多普勒中心频率估计算法的从滤波的角度加以分析，分析了符号相关算法的实质，并提出一种了简单适用的非线性滤波方法，对雷达回波方位功率谱周期图进行平滑，在满足成象要求下，可以快速估计出多普勒中心频率。     

应用多普勒牵引的高分辨率星载SAR滑动聚束模式设计方法

高分辨率星载合成孔径雷达(SAR)通常采用滑动聚束模式完成成像任务,当分辨率提高到一定程度后,卫星轨道弯曲问题无法忽略,因此需要与之相适应的模式设计方法。为此,文章提出一种应用多普勒牵引的滑动聚束模式设计方法,通过姿态校正的方式保证在合成孔径时间内多普勒中心呈线性分布,使回波可以利用传统的非线性调频变标(NCS)算法完成成像。利用STK和Matlab软件的联合仿真平台,通过建模及仿真成像的方式对设计方法进行验证,结果表明:该设计方法在降低工程实现复杂度和图像后处理的难度上都具有很大的优势,可为我国高分辨星载SAR成像模式设计提供参考。     

低轨小椭圆轨道S频段SAR卫星姿态导引方法研究

国内外针对S频段SAR卫星姿态导引研究较少，在考虑轨道偏心率和系统天线指向误差情况下尚无明确的导引策略。基于合成孔径雷达（SAR）成像模型及椭圆轨道动力学理论，引入椭圆轨道的径向速度和法向速度分量，推导得到了椭圆轨道任意位置上多普勒中心频率的新的数学表达及分量分解。提出了面向低轨小偏心率轨道S频段合成孔径雷达（SAR）卫星的偏航导引、二维姿态导引方法以及采取不同轨道模型时的简化实现，分析得到了不同补偿方法的补偿效果以及天线指向精度对补偿效果的影响。根据仿真结果，结合卫星工程实现和地面成像处理难度，提出了以偏航导引为主，二维导引为辅的姿态导引策略，对低轨小椭圆轨道S频段SAR卫星姿态导引设计具有指导意义。     

星载合成孔径雷达回波多普勒频率的计算

从星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）与目标的相对运动关系出发，以ＳＡＲ发射信号的波长、卫星的轨道参数和目标的位置（地心经纬度）为已知条件，导出了计算目标回小以的多普勒频率的解析公式，这对于星载ＳＡＲ系统的性能 初步设计具有重要作用。     

侦收多普勒雷达信号的分析处理

论述了侦收多普勒雷达信号的基本特征，并提出测定高速运动载体雷达信号多普勒频率的方法，指出了雷达波束照射宽度内各位置上存在着多普勒频率的差异。讨论了脉冲多普勒雷达信号的视频特征，并对该雷达信号脉组内的脉冲重复间隔参差和脉冲系列随信号波束扫描调幅提出了处理方法。     

判别导弹脱靶方位的多普勒信号比幅算法

导弹雷达引信依靠波束换接控向和回波信号比幅技术，可以获得近场目标脱靶方位信息，既可以为定向战斗部提供起爆方向，又可以为引信起爆控制提供关键参数。该文分析了雷达引信探测和识别脱靶方位的目的，描述了脱靶方位信息的特征，给出了实测的飞机目标近场多普勒信号，提出了两种具有实用性的多普勒信号比幅算法，并给出了验证结果。     

基于循环互相关的窄带回波多普勒频移估计

针对雷达窄带回波信号的循环互相关估计多普勒频移问题进行了研究。利用信号循环平稳特性,分析了存在多普勒频移条件下雷达窄带回波信号的循环统计特性,在此基础上提出了基于循环互相关变换的多普勒频移估计算法,该方法能有效地估计多普勒频移参数。最后利用计算机进行了仿真实验,验证了该算法的有效性。     

双基地MIMO雷达多目标角度和多普勒频率联合估计

将MIMO思想和双基地雷达结合起来,根据信号模型,提出一种双基地MIMO雷达空间中的多目标角度和多普勒频率估计算法,该算法不涉及多维非线性谱峰搜索,只进行特征值分解,运算量小且估计的参数可以自动配对,理论分析及仿真实验结果表明了该方法的正确性和可行性。     

用数控移相器实现对脉冲多普勒雷达的干扰

讨论了利用数控移相器实现对脉冲多普勒雷达的噪声调相干扰和速度欺骗干扰的方法,并进行了相应的仿真和分析。     

一种短时猝发GMSK扩频多普勒估计算法研究

多普勒估计是猝发传输背景下的GMSK (Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,高斯最小频移键控)扩频通信系统接收端同步过程中的关键一环。针对短时猝发GMSK扩频通信系统信息传输时间极短的特点,搭建了系统接收端同步段结构,并以此为基础设计了适应该短时猝发同步段结构的多普勒估计算法,建立了短时猝发多普勒估计算法模型,推导该算法公式的同时对算法模型进行了理论分析,详细阐述了该算法进行多普勒估计的实现过程,并对该算法进行仿真实验。实验结果表明,该算法在信噪比为1 dB时,多普勒估计准确度可达到97.2%,信噪比≥3 dB时,准确度均能在99%及以上,该结果验证了该算法应用在猝发传输背景下的GMSK扩频通信系统中的有效性、可行性,同时也表明当通信系统处于弱信号的条件下时,该多普勒估计算法性能依然能达到一个较为优异的准确度值。     

基于距离走动校正和多普勒高阶项补偿的高超音速目标检测方法

针对机载雷达对高超音速运动目标的检测性能下降问题,首先建立了高超音速运动目标回波信号模型,在此基础上定量分析了目标高超音速运动引起的跨距离单元走动和多普勒频率时变现象。经过详细推导,利用Keystone变换法完成了回波的跨距离单元走动校正,并将基于高阶模糊度函数的参数估计技术应用于高超音速目标多普勒参量估计中,补偿多普勒高阶项后进行相参积累处理。通过计算机仿真证明了所提方法的有效性。     

多普勒盲区条件下的改进粒子滤波跟踪算法

机载预警雷达采用脉冲多普勒体制,具有良好的低空探测性能,但其存在不可忽略的多普勒盲区问题。在目标跟踪的过程中,该盲区容易造成目标航迹中断和重起批。针对多普勒盲区条件下的目标连续跟踪问题,提出了一种基于多假设运动模型的改进粒子滤波跟踪方法。该方法根据多普勒盲区对目标状态的约束形成多个可能的运动模型,粒子在每个模型下再进行带有状态约束的更新,当新出现的量测值落入任何一个运动模型形成的粒子云内,则航迹关联成功。仿真结果表明,该算法在不同盲区范围条件下,针对不同机动能力的目标均具有较高的航迹关联率,能够实现目标的连续跟踪。     

“火星快车”的三程多普勒观测

利用中国VLBI网无线电天线和数字信号采集系统跟踪测量了欧洲航天局的＂火星快车＂（MEX）探测器,并研发了相应的三程多普勒信号提取算法和软件。对探测器8.4GHz下行载波1s采样的最终结果显示,多普勒数据随机噪声为1mm/s,这些数据已成功应用于对火星探测器的轨道确定。