Design of an end-to-end demonstration mission of a Formation-Flying Synthetic Aperture Radar (FF-SAR) based on microsatellites

The paper focuses on space system design aspects related to an end-to-end demonstration mission, aiming at showing the feasibility of a Formation Flying Synthetic Aperture Radar (FF-SAR) with microsatellite class platforms (~100 kg). Trajectory design approaches that can fulfil payload requirements are addressed to enable selected FF-SAR applications. The exploitation of these applications relies on suitable combinations of FF-SAR techniques like Signal-to-Noise Ratio (SNR) enhancement, High-Resolution Wide Swath (HRWS) SAR imaging, and Coherence Resolution Enhancement (CRE). In this framework, a cluster of 3 micro-satellites, working in X-band, flying in a Low Earth Orbit (LEO) close-formation, has been designed as a candidate end-to-end system demonstration mission. One satellite embarks a Transmitting-Receiving (Tx/Rx) radar, i.e. it is a monostatic SAR. The other two satellites are Receiving-only platforms. Critical design aspects related to spacecraft subsystems and formation-flying analysis are addressed to confirm the technical feasibility of the spaceborne distributed system implementing the FF-SAR principle.     

方位降采样滤波器设计和FPGA实现

在SAR(合成孔径雷达)雷达实时信号处理中,为了降低运算量且不影响成象质量,通常需要对输入的距离-方向二维数据在方位上做降采样和滤波处理。为了满足实时处理的需要,本文提出了一种将降采样和方位滤波相结合的设计,以及利用窗函数设计滤波器系数的方法,运用硬件描述语言Verilog HDL构造了一种用现场可编程门阵列FPGA实现降采样滤波器的电路结构,并分析了其性能。该降采样滤波器的降采样率和滤波器阶数可变,可适应多种场合的需要。     

SAR干扰效果研究

研究了对干扰前不同图像质量的合成孔径雷达(SAR)的干扰效果问题。从干扰前SAR图像质量指标积分旁瓣比(ISLR)入手,提出等效信干比的概念,建立积分旁瓣比与等效信干比的关系,分析等效信干比与发现概率、错误概率的关系,最后确定不同图像质量所对应的所需信干比。     

一种基于高阶统计量的SAR图像自聚焦算法

 提出了一种基于高阶统计量分析的相位误差估计算法,用于SAR 图像自聚焦。该算法从复图像域出发,通过循环移位及加窗处理孤立强点目标,利用高阶累积量对高斯噪声的抑制能力,在距离压缩相位历史域估计相位误差。由于避免了对加性噪声及干扰很敏感的差分运算,相位误差的估计结果有很好的鲁棒性。仿真及实测数据的处理结果证明了该算法的可行性。     

曲线轨迹下前视多通道SAR解模糊成像算法

前视合成孔径雷达（SAR）存在左右模糊问题，在直线航迹下，目标关于航线对称模糊，模糊关系不随航线变化，可利用波束形成进行全孔径解模糊处理；但在曲线航迹下，目标的模糊关系具有空变性，不能全孔径解模糊成像。针对这一问题，分析了曲线航迹下目标模糊关系的空变特性，提出一种前视多通道SAR快速后向投影子孔径处理解模糊成像算法。首先进行子孔径划分，在每个子孔径内目标的模糊关系近似不变，每个子孔径分别成像，然后通过波束形成对每幅子图像进行解模糊处理，最后融合子图像得到最终的成像结果。算法有效解决了曲线轨迹下目标模糊关系的空变性对解模糊的影响，仿真实验验证了算法的有效性。     

MICROWAVE SENSOR DEVELOPMENT IN RECENT TWO YEARS IN CHINA

The development of microwave sensors in recent two years in China are in troduced with an emphasis on spaceborne sensors without the applications in cluded. The microwave sensors as the main payloads to be boarded on the future operational satellites, such as FY-3 meteorological satellites and HY-2 marine satellite are introduced with much in detail. Besides these, four new sensors are outlined, i.e. the imaging radar altimeter,synthetic aperture radiometer, and polarimetric radiometer. Two recently conducted flight experiment campaigns are also introduced with results shown.     

一种分布式阵列波达方向估计方法

针对分布式MIMO雷达中的DOA估计问题,提出一种基于分布式子阵列作为发射,密布阵作为接收的DOA估计方法。发射阵元间隔为接收孔径大小。利用发射作为辅助提高阵列自由度,扩展阵列孔径,推导了DOA估计的过程。与密布阵MIMO雷达不同,在空间分集MIMO雷达中提高自由度并扩展阵列孔径。仿真结果表明了算法的正确性和有效性。     

适合临近空间通信的Ka/V双频口径耦合天线设计

为了减缓飞行器在临近空间高速飞行时产生的等离子体鞘套“黑障”对其通信影响,根据ITU分配的临近空间3区业务频段,设计了一种在Ka/V双频段工作的口径耦合微带天线。该天线在中间缝隙开一圆孔,通过改变圆孔大小实现双频工作,并组成1×4的天线阵列,实现了在Ka和V两个频段的通信。设计结果表明：在Ka频段的-10dB带宽达到11.33%,V频段带宽达到2.52%,满足其在临近空间3区业务的通信频段。该天线易于实现,结构简单,可为临近空间通信飞行器天线设计提供参考。     

基于距离子带的机载SAR高精度多级空变运动补偿

运动补偿（MOCO）是机载合成孔径雷达（SAR）获取高质量图像的关键,超高分辨率成像中,如何精确、高效地校正空变运动误差仍是很大的挑战。本文提出了一种改进的多级空变运动补偿方案,兼顾处理的精度和效率。首先,采用一步运动补偿法有效去除运动误差的距离空变分量,避免引起额外的距离徙动校正（RCMC）误差。同时,修正视线方向误差的传统计算方式,保证相位精度的前提下结合距离子带实现无插值的近似距离包络补偿。然后,利用距离子带降低残余方位空变误差的距离空变性和对方位时频关系的影响,显著改善宽波束情况下的聚焦效果,降低孔径依赖补偿算法的运算量。最终分辨率达到0.1 m,具有实际工程应用价值。点目标仿真和实测数据处理验证了所做的研究。     

基于拖曳式干扰机的ISAR微动散射波干扰方法

通过对微多普勒效应的研究,提出了一种新的逆合成孔径雷达（ISAR）散射波干扰方法。将拖曳式干扰机和ISAR接收机分别等效为双基ISAR的发射站和接收站,干扰机对截获的ISAR信号进行微动信息调制并转发至目标,由其散射至ISAR接收机产生散射波干扰效果。干扰信号经ISAR接收机处理后可在真实目标回波成像结果附近产生假目标,且在方位向形成干扰条带。实验结果表明：通过控制干扰机转发参数及微动调制参数可分别实现不同的压制干扰效果。由于拖曳式干扰机与目标距离较近,干扰信号可获得较大功率,且与真实目标回波相参,可获得ISAR二维脉冲压缩处理增益,与传统射频噪声压制干扰方法相比成本较小。