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。     

高轨SAR卫星在综合减灾中的应用潜力和工作模式需求

地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR,高轨SAR)卫星集合了地球同步轨道和主动微波遥感观测的优势。文章分析了高轨SAR卫星在综合减灾中的应用潜力,包括在洪涝灾害、地质灾害、旱灾、雪灾等方面的应用。从减灾应用的角度,分别比较了高轨SAR卫星与可见光卫星和现有中低轨SAR卫星的优势。针对综合减灾应用,提出了4种高轨SAR卫星工作模式需求,包括灾害常规模式、单灾应急模式、多灾应急模式和区域灾害模式。文章的分析表明,高轨SAR卫星尤其适合于自然灾害的大尺度、全天时、全天候的动态监测。     

应用北斗导航卫星信号的GEO SAR成像机理验证方法

为了验证地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的成像机理,采用倾斜地球同步轨道(IGSO)北斗导航卫星作为照射源,通过地面接收北斗导航卫星信号和地面反射的回波信号,实现对GEO SAR成像机理的等效性验证。北斗导航卫星具有与GEO SAR卫星相似的轨道,地面接收的信号可以等效成单程传播的GEO SAR回波信号;成像处理采用与GEO SAR相同的合成孔径时间,在合成孔径时间内地面反射的北斗导航卫星信号具有与单程传播的GEO SAR回波信号相似的距离徙动特性和多普勒特性,可实现长合成孔径时间条件下GEO SAR成像机理的验证。通过双基地试验实现了应用北斗导航卫星信号的GEO SAR成像机理的等效性验证。     

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。     

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。     

基于运动参数估计的中轨道星载SAR舰船成像算法研究

中轨合成孔径雷达具有非匀直运动轨迹的特点,对非合作运动舰船目标成像时,相对运动复杂,成像困难.提出一种适用于中轨SAR海上运动舰船目标的高分辨成像算法,首先分析中轨SAR的特性,推导中轨SAR精确的斜距模型,分析由运动舰船引起的回波相位误差,结合斜距模型和多普勒参数估计推导舰船运动参数,进而修正斜距模型,根据修正后的斜...     

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。     

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。     

天基照相跟踪空间碎片批处理轨道确定研究

随着国内外天基观测空间碎片研究的展开,文章提出了利用跟踪卫星的CCD(Charge
Coupled Device)相机对空间碎片进行轨道探测的方法,首先建立了CCD照相观测模型和基于 照相观测 的空间碎片批处理轨道确定模型。通过对CCD相机底片归算方法的分析可知,利用
CCD相机所获得的观测数据与跟踪卫星的姿态无关,且其精度只与测量和坐标转换计算的精 度有关,在测量和计算中可获得较高的精度。分别对分布密度较高的低轨道和地球同步 轨道区域的空间碎片进行了定轨分析。仿真结果表明,定轨时采用两个跟踪弧段的照相数据 定轨精度大大高于一个弧段照相数据的定轨精度;跟踪卫星距离空间碎片越近,定轨精度越 高;低轨道空间碎片的定轨精度高于地球同步轨道上的空间碎片定轨精度。
     

Research on compensation of motion,Earth curvature and tropospheric delay in GEOSAR

GEOSAR (synthetic aperture radar on geosynchronous satellite) becomes a potential method of space-borne geoscience remote sensing. Though it has attractive characters such as extra long observing time and very large observing area the unique geometry and relative motion are quite different from straight line required by SAR, and long integration time also causes delay by troposphere and ionosphere. Curvature of the Earth is no long negligible in GEOSAR. Especially, principle of azimuth compression in GEOSAR should be different from that of traditional SAR.In order to fulfill practical GEOSAR such problems should be solved. A new solution of azimuth compression together with motion compensation is presented here by taking the advantages of GEOSAR movement. A new method to overcome the Earth curvature in range compression of EACH footprint is testified. After compensating the Earth curvature traditional methods for range cell migration correction can be used in GEOSAR. Multi-sub-aperture method is applied to eliminate the phase delay caused by troposphere. This modified imaging algorithm makes it possible for GEOSAR to have long integration time and high resolution.     

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。     

星载SAR在轨成像实时处理算法研究

星载合成孔径雷达(SAR)分辨率和幅宽的不断提高,其产生的原始数据率越来越大,采用在轨实时成像处理形成图像,在图像域再进行传统的图像数据处理和传输,有助于降低星-地数据传输速率,为了提高星载SAR在轨成像处理的实时性,文章分析了星上特殊条件对星载SAR处理算法实时性所提出的约束,对RD、波束域、CS等经典的星载SAR成像处理算法的运算量进行了比较,以CS算法为例,研究了相位补偿因子对CS成像处理算法的实时性影响,提出了一种补偿因子区域不变的CS成像算法,它极大地减少了成像处理算法的运算量,并通过仿真实验结果验证了该算法的有效性。     

基于FPGA实现的SAR成像中的方位预滤波

针对SAR成像中的方位预滤波,讨论两种方位预滤波的算法。经比较,“拉格朗日乘子法”滤波器更适合应用到SAR成像中,因为该方法在保证相位特性的同时使成像带宽内信号能量最大、非成像带宽内的信号能量尽可能小,最大限度地保证了成像质量。最后还给出方位预滤波基于FPGA的硬件实现及实测数据成像结果。     

星载SAR海洋场景仿真与反演方法综述

研究SAR海洋目标仿真与反演方法,可提高海洋SAR卫星系统的总体设计能力和海洋图像的应用水平.文章根据星载SAR海洋场景成像机理,对风、浪、内波、锋面等海洋现象的成像模型与反演算法进行了总结,并综述了算法理论现状,分析了SAR海洋场景仿真与反演的研究难点及未来发展趋势,可为我国海洋SAR卫星的总体设计提供参考.     

MWD算法和NCS算法在低频UWB SAR成像中的比较

首先,从SAR成像角度重新推导了MWD算法,新推导方法更好地阐述了MWD算法的两维分离聚焦成像原理,并使该算法在形式上能够和其它频域算法保持一致,以便于不同频域算法间的比较分析。其次,基于文中所给的MWD算法和NCS算法成像流程,研究了两种算法对低频UWB SAR的成像性能。此外,通过评估浮点运算量,对比分析了两种算法的成像效率。最后,仿真和实测数据成像结果证明了理论分析的正确性。
     

基于卷积调制的SAR有源欺骗干扰方法研究

针对Range-Doppler二维滤波失配导致SAR有源欺骗性假目标一致性差的问题,提出了一种基于卷积调制的SAR有源欺骗干扰新方法:在平台成像模型及其Range-Doppler失配模型的基础上,建立SAR有源欺骗干扰模型,估算失配成像结果对应的动态范围,在欲形成假目标位置的附近,进行失真接近的欺骗信号调制与发射。仿真表明,该方法使得欺骗干扰能量趋于集中,增强了干扰的一致性、欺骗性和可控性。     

SAR原始数据压缩编码算法及其比较

为了获得更多的目标信息 ,合成孔径雷达 (SAR)接收的原始数据量越来越大。因为下传信道带宽的限制和实时成像的要求 ,原始数据下传前的压缩处理渐渐成为必需。在分析 SAR原始数据的统计特征的基础上 ,介绍三种 SAR原始数据压缩算法 ,比较算法的仿真结果     

超宽带/宽波束SAR的后向投影(BP)算法

超宽带/宽波束(UWB/WB)SAR的相参积累角很大,会引起严重的距离徙动现象,使传统窄带/窄波束成像算法(RD算法等)不再适用。后向投影(BP)算法避免了菲涅耳近似,通过计算双程时延将信号进行相干累加,从而获得方位向高分辨率。文中对SAR成像以及BP算法的原理进行推导,然后通过计算机仿真验证理论分析的正确性和算法的有效性,最后详细讨论图像的像素间隔对成像的影响。