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。     

滑动聚束SAR空变天线方向图校正方法

滑动聚束SAR是一种新型高分辨率星载SAR工作模式,通过天线波束扫描导致增加方位向相干积累时间,从而可以大幅提升SAR分辨率.滑动聚束SAR波束扫描将引起天线方向图加权二维空变,进而导致采用传统SAR天线方向图测量和校正方法会引入误差,影响SAR辐射定标精度及目标后向散射系数测量精度.针对此问题,提出了一种滑动聚束SAR天线方向图特性分析及校正方法.首先基于滑动聚束SAR仿真数据对滑动聚束模式下SAR天线方向图二维空变特性进行了分析;然后建立距离向和方位向二维多项式模型来拟合天线方向图二维空变误差;最后,基于天线方向图空变误差模型对观测场景SAR图像进行天线方向图校正,仿真实验结果表明,该方法可以有效降低天线方向图二维空变误差的影响,大大提高滑动聚束SAR辐射定标精度和目标后向散射系数测量精度.     

机载聚束式SAR天线波束指向控制分析

建立波束控制条件下的机载聚束式SAR的天线指向及成像数学模型,证实天线波束指向被控造成回波信号的幅度调制,引起成对回波,从而影响成像质量。此外,分析波束指向控制比率与测绘带方位宽度、图像动态范围的制约关系,提出设计机载聚束式SAR天线波束指向控制比率的基本原则。最后,通过计算机仿真,验证理论分析的正确性。     

星载高分辨、多模式SAR的建模仿真和总体设计

阐述了星载合成孔径雷达（SAR）的常用工作模式，即聚束式、条带式、扫描式和干涉式SAR的概念、设计考虑和常用设计公式。通过建立模型，对高空间分辨率、多工作模式SAR的系统集成和总体设计进行了计算机仿真，用该套软件模拟了六套在轨运行的星载SAR系统参数和分系统指标，仿真结果与公布数据非常吻合。     

敏捷SAR卫星平台载荷一体化控制方法研究

面向具备波束指向捷变能力的小型化敏捷合成孔径雷达(SAR)卫星成像需求,提出了通过平台姿态敏捷机动和载荷波束捷变扫描一体化控制实现条带成像、多条带拼接成像、滑动聚束成像等传统成像模式的方法。针对配合成像过程提出的大角度机动和高精度高稳定度连续指向跟踪控制要求,采用5个单框架控制力矩陀螺(SGCMG)组成的"五面锥"构形控制力矩陀螺群作为执行机构,设计了基于姿态四元数和角速度反馈的改进型递阶饱和控制器,实现了平台的敏捷机动和对目标的稳定跟踪指向。数学仿真结果表明:该控制系统有效可行。     

数字波束形成合成孔径雷达

阐述了最近在Astrium完成的两项SAR研究，简述了大地测量合成孔径成像雷达X型（TSX）卫星的能力。两项研究是在SAR成像模式时采用新颖天线波束形成概念的高分辨率宽条带成像雷达（HRWS）和LCMA（低成本多个馈电天线）。分析了它们的设计、性能和样机框图，并将它们与采用有源相控阵天线的TSX—SAR进行了比较。     

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。     

基于天线方向图优化设计的星载双基地SAR模糊抑制方法

由于小卫星接收天线面积受限，星载双基地SAR图像的模糊比与传统大卫星SAR相比有较大幅度的提高。在研究了星载双基地SAR模糊特殊性的基础上，利用模糊功率在发射天线方向上强度分布的先验信息，以本文定义的信号模糊噪声比（SANR）为优化目标，推导出最优天线阵权矢量。用实际卫星参数进行了仿真，结果表明基于最优天线阵权矢量的天线方向图可有效地抑制模糊功率，改善总模糊比最多可达15dB。     

基于星载合成孔径雷达的环扫成像模式设计

针对星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)在广域范围内进行目标搜索的应用需求,设计了环扫SAR成像的模式,主要目的是解决海上广域范围内的目标搜索问题。文中首先分析了环扫SAR成像的基本原理,建立了环扫SAR成像的几何模型,分析了波束的最优覆盖设计。重点对环扫SAR成像的二维空间分辨率与成像幅宽等关键指标参数进行了分析,并通过计算机实例开展了仿真,证明了成像模式设计的正确性。最后给出了某卫星的环扫SAR成像的在轨验证结果,通过不同的数据处理方法得到的处理结果证明了该成像模式对于海上广域范围内的目标检测具有较好的应用。     

星机双基地SAR中飞机飞行参数的约束条件研究

在星机双基地SAR中,虽然卫星的飞行轨道固定,但飞机的飞行方式灵活得多,从而使得系统具有很强的灵活性。为了保证成像质量,显然飞机的飞行参数也必须满足一定的约束条件。为避免获得无法接受的地距分辨率和方位分辨率,较为系统地分析了星机双基地SAR中飞机飞行参数的约束条件,得出了飞机应与卫星处于场景同侧飞行、飞机航向角与卫星航向角间的偏离不能过大(如不能超过120°)等一系列结论,为设计星机双基地SAR系统时飞机飞行参数的选择提供了一定的理论依据。     

对星载滑动聚束模式合成孔径雷达的侦察研究

滑动聚束模式是合成孔径雷达的一种新兴的工作模式,具有比条带模式的方位向分辨率高、同时又比聚束模式的成像区域大的优点,因此,滑动聚束模式呈现蓬勃发展的趋势。在此基础上,根据侦察的基本原理,展开了对滑动聚束模式合成孔径雷达的侦察研究,建立了侦察模型,并进行了仿真实验。可以看出,对星载滑动聚束模式合成孔径雷达的侦察是完全可行的。     

改进的发射机固定双基SAR频域成像算法

首先建立了发射机固定、接收机工作在三种模式下(条带、聚束、滑动聚束)的一站固定式双基SAR回波信号模型,给出了回波模拟方法并总结了该类双基SAR的成像特点,然后对基于RD域分块的二维频域成像算法做了改进,在没有明显增加计算量的情况下,提出一种基于距离标度插值的方法,解决了残余相位补偿中出现的畸变问题,详细论证了一次分块处理所存在的问题,并提出采用两次分块处理的方法对算法进行完善,最后通过大场景点阵目标仿真实验,验证了本文方法的正确性和处理宽测绘带数据的可行性。     

星载滑动聚束SAR模糊特性分析与仿真

介绍了星载滑动聚束合成孔径雷达（SAR）的成像原理,构造了滑动聚束SAR的方位模糊度计算模型,并分析了其距离模糊度计算模型。系统设计及模糊特性仿真结果表明：模型可用于SAR系统参数优化设计。     

大斜视角机载聚束式SAR改进的FS成像算法

提出一种适用于大斜视角下机载聚束式合成孔径雷达(SAR)的改进FrequencyScaling(FS)算法。基于斜 视距离等效模型,推导出改进的FS算法,给出改进的FS因子和相关因子以及算法的实现步骤。在斜视情况下改进的 FS因子可避免距离向频谱混迭,改进的方位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。最后,通过 计算机仿真,验证了算法的有效性。     

基于敏捷卫星平台的星载SAR Mosaic模式研究

Mosaic模式是聚束和ScanSAR的混合模式,能同时实现高分辨率、大场景成像。提出了一种易实现的Mosaic模式,它的距离向波束切换通过电扫描完成,方位向波束扫描通过机械扫描实现。敏捷卫星能通过控制俯仰机动,方便地实现方位向机械扫描,适于实施这种Mosaic模式。针对这种Mosaic模式的特点,提出了一种新的系统设计方法。该方法从零斜视角位置开始,递推求解一系列关于Burst斜视角和驻留时间的非线性方程组,得到系统参数和时间分配方案。此外,还提出了一种基于等效展宽天线方向图的Mosaic模式性能参数近似计算方法,它能直观、便利地得到Mosaic模式各种性能参数。     

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。     

扇区滑动模态控制方法

本文针对传统滑动模态控制的抖振问题，提出了扇区滑动模态的概念，分析了扇区滑动模态的良好品质，并在扇区滑动模态概念的基础上提出了扇区滑动模态控制方法。理论证明和仿真结果均表明．扇区滑动模态控制能够保持传统滑动模态控制良好的鲁棒性，同时可以消除动态过程中的抖振，另外还能保证系统的稳定性及良好的动态品质。     

一种聚束SAR回波数据压缩成像方法

针对聚束合成孔径雷达(SAR)成像中的海量数据问题,提出了一种基于压缩感知的聚束SAR回波数据压缩成像方法。首先对回波信号进行分析,利用波前匹配字典构造方法得到回波观测矩阵,其次通过构造二维离散余弦变换(2D\|DCT)等效矩阵得到回波信号的稀疏变换矩阵,然后利用平滑L0算法重构得到观测场景的二维像。本文方法可以在采集远小于传统聚束SAR成像方法所需回波数据量的基础上实现准确成像,最后的仿真结果表明了方法的可行性和有效性。     

双基地SAR的QBP成像算法

时域BP算法能够灵活处理双基地SAR信号,但是运算量很大。本文根据系统工作模型,推导出SAR信号聚束化后方位向带宽与成像区域的尺寸成正比,适合采用QBP算法进行成像;研究了聚束参考点的变化对信号带宽的影响,给出了双基地QBP算法的具体实现步骤,分析了QBP算法的运算复杂度。理论分析、仿真实验和实测数据结果验证了QBP算法的有效性。
     

基于滑模产生条件的导弹电液伺服机构模糊滑模跟踪控制

针对导弹电液伺服机构的跟踪控制问题,设计了一种基于滑模产生条件的模糊滑模控制方案。将表征滑模函数运动特性的数值作为模糊控制系统的一维输入,简化了一般模糊滑模控制系统结构,从而得到具有少量规则的模糊滑模的设计方案。仿真结果表明了该方案的有效性。