Ka波段机载双模式干涉SAR系统设计及测量精度分析

为解决传统干涉合成孔径雷达(SAR)系统只能顺轨干涉或交轨干涉,无法兼顾高精度高程测量和速度测量的问题,开展了Ka波段机载双模式干涉SAR系统设计与干涉测量精度分析。基于Ka波段电磁波波长短、干涉相位敏感度好的特点,利用较短的干涉基线在同一干涉SAR系统中实现高精度干涉测高与测速,并介绍了所设计的Ka波段机载双模式干涉SAR验证系统。仿真结果表明:该系统具备高效率、高精度干涉测量能力,可获得亚米级的绝对测高精度和0.1 m/s的测速精度。     

InfraRed Astronomy Satellite Swarm Interferometry (IRASSI): Overview and study results

The far-infrared (FIR) regime is one of the few wavelength ranges where no astronomical data with sub-arcsecond spatial resolution exist yet. Neither of the medium-term satellite projects like SPICA, Millimetron or OST will resolve this malady. For many research areas, however, information at high spatial and spectral resolution in the FIR, taken from atomic fine-structure lines, from highly excited carbon monoxide (CO) and especially from water lines would open the door for transformative science. These demands call for interferometric concepts. We present here first results of our feasibility study IRASSI (Infrared Astronomy Satellite Swarm Interferometry) for an FIR space interferometer. Extending on the principal concept of the previous study ESPRIT, it features heterodyne interferometry within a swarm of five satellite elements. The satellites can drift in and out within a range of several hundred meters, thereby achieving spatial resolutions of <0.1 arcsec over the whole wavelength range of 1–6 THz. Precise knowledge on the baselines will be ensured by metrology methods employing laser-based optical frequency combs, for which preliminary ground-based tests have been designed by members of our study team. We first give a motivation on how the science requirements translate into operational and design parameters for IRASSI. Our consortium has put much emphasis on the navigational aspects of such a free-flying swarm of satellites operating in relatively close vicinity. We hence present work on the formation geometry, the relative dynamics of the swarm, and aspects of our investigation towards attitude estimation. Furthermore, we discuss issues regarding the real-time capability of the autonomous relative positioning system, which is an important aspect for IRASSI where, due to the large raw data rates expected, the interferometric correlation has to be done onboard, in quasi-real-time. We also address questions regarding the spacecraft architecture and how a first thermomechanical model is used to study the effect of thermal perturbations on the spacecraft. This will have implications for the necessary internal calibration of the local tie between the laser metrology and the phase centres of the science signals and will ultimately affect the accuracy of the baseline estimations.     

同波束干涉测量差分相时延观测模型研究及验证

针对月球轨道交会对接地面高精度引导需求,对同波束干涉测量差分相延观测模型进行分析验证。根据甚长基线干涉测量几何时延观测量同一波前的定义,推导出同波束差分时延观测量的观测模型。并提出一种精确的同波束干涉测量差分相时延闭合算法,同时结合SELENE任务实测的数据计算差分相时延闭合值,用于对观测模型进行验证。实测数据计算结果表明,采用本文提出的精确算法显著地消除同一波前差分相时延闭合值中的趋势项,差分相时延闭合值的精度在0.5ps~1ps范围内,验证了观测模型的正确性。该研究对于后续的月球交会对接地面高精度测定轨任务分析设计将具有一定的参考价值。     

面向绕月交会对接的同波束VLBI研究

针对"嫦娥5号"(CE-5)探测器间高精度相对测量需求,设计了我国深空干涉测量处理中心框架下的同波束VLBI处理算法,分析了X波段同波束VLBI相位解模糊条件和结果;通过引入群时延辅助的相位干涉技术,大幅抑制了干涉时延随机误差,为同波束VLBI中相位解模糊提供了先验条件;利用CE-5对接实测数据验证了本文工作的有效性,为CE-5任务同波束VLBI的实施奠定了基础。     

基于小卫星编队的稀疏孔径遥感技术

介绍了实现稀疏孔径系统的迈克尔逊干涉和斐索干涉的两种干涉成像原理,讨论了实现稀疏孔径探测和成像的子孔径的空间布局、相位一致和图像恢复,分析了载荷展开,卫星编队中的编队卫星轨道设计、空间基线测量与控制,以及光机技术等工程化实现的关键技术。     

连线干涉测量信号处理方法及实验验证

干涉测量技术是深空探测任务中高精度获取导航数据观测量的重要技术手段。阐述连线干涉测量原理,详细推导干涉测量信号处理算法,用于准确提取反映航天器测角信息的时延观测量。分析信号处理数学模型,通过仿真验证算法的有效性。由于连线干涉测量具有严格的时间同步特性,同时消除了传播介质公共误差对信号的影响,通过搭建连线干涉测量实验系统实际采集地球同步卫星信号进行分析,结果表明实验成功获取了清晰的干涉条纹,得到高精度的时延观测量信息,从而验证了连线干涉测量信号处理方法的有效性。     

落塔微重力水平激光干涉测量方法中的干扰因素分析

落塔是获得微重力环境的重要设施,落塔微重力水平的测量对微重力科学实验的研究至关重要. 激光干涉是测量落塔微重力水平的一种新方法,这种方法的基本原理是让一个参考落体在落舱中自由下落,落舱由于受到服外空气阻力的作用将与自由落体运动略有差异,1 11. 肫内的参考落体则更接近理想的自由落体运动,这就使得落舱与参考落体之间存在着加速度差,这种加速度差便反映了落服的微重力水平,其所导致的相对运动则可通过激光干涉的方法测量出来. 本文对落塔微重力水平的激光干涉测量方法中将会遇到的一些主要干扰因素进行了分析,计算结果表明,这些干扰网素所造成的总误差约为 1.2 x 10-7g,低于微重力水平的预测值 10-4~lO-6 g,因此该方法是一种比较可行的测量方法.      

Denoising methods in interferometric SAR images processing

ＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃＳＡＲ（ＩｎＳＡＲ）ｐｒｏｖｉｄｅｓａｍｅａｎｓｔｏｏｂｔａｉｎｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｄｉｇｉｔａｌｔｏｐｏ－ｇｒａｐｈｉｃｍａｐｓｗｉｔｈｌａｒｇｅｓｗａｔｈｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅｅｆｅｃｔｏｆｔｈｅｗｅａｔｈｅｒ...     

干涉SAR图像的降噪方法及水平地形效应消除

考察不同滤波器抑制干涉SAR(Synthetic Aperture Radar)图像噪声的效果.为有效地使用低通滤波处理,首先对原始干涉图像进行水平地形效应消除,保证图像信号频率的中心在零频处,降低由干涉SAR系统几何结构引起的信号频率偏移对滤波效果的影响.同时水平地形效应消除后的干涉SAR相位图可直观地反映地形的拓扑结构.实际数据处理结果证明本文提出的水平地形效应消除算法及滤波算法的可行性及有效性.      

基于云纹干涉与钻孔法的等离子热障涂层残余应力实验研究

应用云纹干涉法与钻孔法结合的光测力学实验方法,研究了等离子热障涂层基体材料镍基高温合金DZ125的残余应力。通过实验和计算获得了等离子喷涂工艺下基体DZ125的残余变形场、残余应变场和残余应力,并描述了其主要特征。结果表明,采用云纹干涉法与钻孔法结合测定热障涂层残余应力具有全场测量和高灵敏度等优点,这对于采用光学手段研究热障涂层残余应力有着积极的意义。