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。     

天线波束指向控制对TOPSAR成像质量的影响

星载TOPSAR模式天线波束指向控制对其成像质量有重要影响。基于成对回波原理,分析了星载TOPSAR模式波束指向控制对方位向信号的调制规律,建立了星载TOPSAR模式方位向波束指向步进控制的数学模型,并利用傅里叶级数展开给出了波束步进控制下的天线方向图表达式,最终推导出了方位向成对回波的幅度和位置的表达公式,定量描述了波束指向步进控制与成对回波幅度和位置之间的联系,为星载TOPSAR模式波束指向步进控制指标的合理设计奠定了基础。最后,计算机仿真表明了理论分析结果的正确性。     

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。     

星载聚束式SAR回波信号快速仿真研究

基于Chialin Wu提出的SAR的回波信号模型[4],提出了一种星载聚束式SAR回波的快速仿真方法.该方法应用FFT快速产生dechirp处理前的雷达回波信号,再进行dechirp处理,并通过距离谱滤波,以避免成像处理时出现距离谱混迭现象,然后进行欠采样,产生聚束式SAR回波信号.与常规的直接仿真方法相比,该方法计算量很小且点目标数量对计算量影响很小,适用于高分辨率星载聚束式多点目标或面目标回波信号的仿真.最后,通过计算机仿真,给出了成像处理结果,并验证了该仿真方法的有效性.     

星载聚束式SAR回波信号快速仿真研究

基于Chialinwu提出的SAR的回波信号模型㈨，提出了一种星载聚束式SAR回波的快速仿真方法。该方法应用FFT快速产生dechirp处理前的雷达回波信号，再进行dechirp处理，并通过距离谱滤波，以避免成像处理时出现距离谱混迭现象，然后进行欠采样，产生聚束式SAR回波信号。与常规的直接仿真方法相比，该方法计算量很小且点目标数量对计算量影响很小，适用于高分辨率星载聚束式多点目标或面目标回波信号的仿真。最后，通过计算机仿真，给出了成像处理结果，并验证了该仿真方法的有效性。     

波束跃度对星载方位向扫描模式SAR图像质量的影响

针对星载方位向扫描模式合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统中天线无法实现连续扫描而引入成对回波的问题,提出了波束跃度对SAR成像质量影响的定量化分析方法。提出了一种广义的SAR成像几何模型,以模式因子区分不同的方位向扫描模式;结合傅里叶级数和泰勒级数展开推导了波束跃度下的方位向天线方向图,在此基础上建立了方位向回波信号模型;得到成对回波幅度和位置与波束跃度的定量关系,着重比较分析了波束跃度对不同方位向扫描模式SAR图像质量的影响。仿真结果验证了上述分析方法的有效性。     

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。     

高分辨率星载聚束式SAR成像处理实现方法

高分辨率星载聚束式SAR的信号带宽与多普勒带宽很大,为了保证系统的覆盖特性和成像处理精度,常规的成像处理方法已不能适用.为此针对高分辨率(0.3米)星载聚束式SAR,给出一种高精度成像处理实现方法.该方法对Deramp Chirp Scaling算法中的相位误差进行考察,给出了基于三次相位误差校正的星载聚束式Deramp Chirp Scaiing成像算法.计算机仿真结果验证了该方法的有效性.     

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。     

高分辨率星载聚束式SAR成像处理实现方法

高分辨率星载聚束式SAR的信号带宽与多普勒带宽很大，为了保证系统的覆盖特性和成像处理精度，常规的成像处理方法已不能适用。为此针对高分辨率（0．3米）星载聚束式SAR，给出一种高精度成像处理实现方法。该方法对Deramp Chirp Scaling算法中的相位误差进行考察，给出了基于三次相位误差校正的星载聚束式Deramp Chirp Scaling成像算法。计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

空间太阳能电站反向波束控制仿真分析

分析几项重要的空间太阳能电站反向波束控制技术研究工作,提出空间太阳能电站微波无线能量传输(MPT)分系统的初步方案和主要参数,在此基础上建立空间太阳能电站微波波束发射和反向波束控制仿真模型,重点分析发射天线子阵列的微波馈电相位误差、频率误差和姿态误差等因素对于系统传输效率的影响,相关结论将为微波无线能量系统的设计和微波无线能量传输技术的研究提供参考。     

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。     

旋转目标微波成象中的旁瓣抑制研究

本文首先引出了微波成象中的旁瓣抑制问题,介绍了这领域中前人已得到的结论。接着阐述了传统傅里叶谱分析中的窗函数不能用于旋转目标成象的原因,提出了变迹滤波器的求解方法。最后通过计算机仿真给出了不同相对带宽条件下低旁瓣特性和再现图象,结果是满意的。     

一种适合于斜视TOPS SAR的改进PFA成像方法

针对斜视循序扫描地形观测(TOPS)合成孔径雷达(SAR)成像模式,对广义极坐标格式算法(PFA)进行改进,提出了一种先线性走动校正(LRWC)后PFA插值的成像方法。利用LRWC显著降低了距离向与方位向的耦合,简化了距离单元徙动校正过程。走动校正后方位向采样依然是均匀的,因此方位向插值可采用Chirp-Z变换快速实现。对于波束扫描及走动校正引起的多普勒调频率的方位空变问题,采用方位非线性变标(ANCS)的方法进行统一校正,大幅提高了方位向的聚焦深度,扩大了可良好聚焦的场景范围。仿真和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。     

低轨卫星多波束接收的多普勒频移统计特性及应用

为确定低轨卫星多波束接收的多普勒频移特性,通过建立“多点对点”分析模型,推导了等多普勒频移曲线的解析表达式,并仿真给出了该特性曲线。得出了确定卫星各波束多普勒频移统计特性的一般步骤,并结合常见的多波束赋形设计,归纳了各波束的多普勒频移分布特性。作为应用举例,提出了多波束多通道各捕获模块差异化设计和双曲线形式波束赋形的设计思想,对星上再生处理多波束多通道接收机降低复杂度有明显的益处。     

卫星后摆补偿地速研究及成像仿真分析

分析了卫星在对地观测时降低轨道高度提高成像分辨率的过程。针对卫星相机的数据 读出频率会随轨道的降低明显升高而产生高频干扰这一问题,提出拍照过程的同时后摆补偿 地速方案,即轨道降低后,在保证相机数据的读出频率一定的条件下,在小角度范围内,利 用卫星的俯仰角速度补偿引起过高读出频率的地速。依据轨道下降高度和俯仰角速度变化 引起的偏流角变化,TDI CCD的速率失配,成像畸变等误差,利用TDI CCD相机像点与物点 的对 应模型的仿真系统进行试验仿真,分析了图像的MTF函数和互相关相似性测度。在拍照时间 要求不太长,俯仰角为小角度时,方案仿真成像能较好地满足要求。
     

用单框架控制力矩陀螺的大型航天器姿态控制系统实物仿真研究

利用三轴气浮台模拟航天器空间力学环境，进行了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)姿态控制／动量管理系统全实物仿真研究。推导了大型航天器姿态控制／动量管理系统数学模型。设计调试了实物仿真系统。研究了单框架控制力矩陀螺奇异回避问题、失效操纵问题和动量管理优化问题。证明了系统构形分析、奇异性分析和操纵律设计的正确性和有效性。通过大型航天器姿态控制／动量管理系统实物仿真，检验了设计方案的可行性和系统硬、软件的可靠性。     

基于速度滤波的杂波抑制步进频率波形设计研究

杂波是影响高分辨雷达宽带一维距离像成像性能的重要因素。强杂波可能会造成目标点遮盖和虚假目标点,影响雷达的检测性能。针对步进频率成像杂波抑制问题开展波形研究,提出了一种抑制杂波的步进频率(CS-SF)新波形。CS-SF发射波形为组内同频、组间步进的脉冲串,利用目标与杂波的速度差异,通过组内加权抑制杂波,组间离散傅里叶逆变换(IDFT)提高距离分辨率。详细分析了该波形抑制杂波的原理和信杂比改善理论值,给出了CS-SF波形信号处理流程,建立了单目标杂波模型和扩展目标杂波模型。通过仿真验证了CS-SF抑制杂波的有效性,信杂比改善实际值符合理论值。