国外星载降水测量雷达概述

星载降水测量雷达属于主动微波遥感器家庭中的一员,可以全天时、全天候地对大范围区域内的降雨进行三维立体探测,研究意义重大。国外从20世纪80年代后开始致力于星载降水测量雷达的实际工程研制,目前有一部已在TRMM卫星上成功应用,还有两部正在研制中;国内还没有开展这方面的研究工作。文章在给出降水测量雷达工作机理的基础上,主要概述、分析了国外3部星载降水测量雷达系统的设计,并总结出了需突破的几项关键技术。     

星载降水测量雷达重频设计分析

文章讨论了星载降水测量雷达（SPR）重频设计要求和约束条件,并以GPMKuPR系统参数为例,研究了SPR重频设计的约束条件,提出和分析了几种重频设计方案。仿真结果表明一种自适应重频技术完全满足系统要求,并能获得最多脉冲积累数。     

星载干涉合成孔径雷达高度计波束指向优化设计新方法

基于干涉合成孔径雷达(InSAR)体制的星载高度计能实现高分辨率、宽幅、高精度海面高程测量。传统合成孔径雷达(SAR)系统波束指向设计方法以SAR图像近远端噪声等效后向散射系数差异最小化为优化目标,星载InSAR高度计对海入射角小,如采用传统波束指向设计方法将面临系统近端测高性能优于远端等问题。为使远端测高性能满足应用精度指标要求,系统需提高雷达发射功率或增大雷达天线尺寸,这对卫星系统提出了较高的要求。提出了面向测高应用的星载InSAR高度计波束中心指向设计新方法。该方法通过调整雷达波束中心指向实现全场景测高性能最优化,可有效降低传统设计方法中SAR载荷对发射功率等卫星指标的要求,对未来我国发展InSAR体制海面高度计系统设计具有重要的指导意义。仿真分析结果验证了新方法相对于传统设计方法的优越性。     

基于遗传算法的星载SAR工作模式反演方法

随着星载合成孔径雷达(SAR)在军事及民用领域的广泛应用,对于星载SAR的对抗也变得越来越重要。文章在对其截获信号及工作模式进行具体分析的基础上,给出星载SAR数学模型,通过对其数学模型的分析,提出了星载SAR工作模式反演的方法,并采用了实数编码遗传算法来解决常规搜索算法的速度问题,提出了多站测量方法来进一步提高算法的可靠性,从而较精确地反演出星载SAR的观测模式及观测范围。计算机仿真结果证明了该算法的正确性和有效性。     

星载微波辐射计的线性与非线性反演算法比较

针对星载微波辐射计反演海洋大气参数的过程,分析了反演通道的选择,比较了线性与非线性反演算法的区别。非线性反演算法逐步舍去低分辨率的低频通道,能够直接有效地提高反演产品的空间分辨率。对几种反演算法的分析和实验表明,非线性反演算法中的基于NelderMead的最优化反演算法相对于线性反演算法,其精度较高,具有一定的开发价值和应用潜力。     

基于容积滤波的自适应相对导航算法

针对激光交会雷达测量方程的非线性问题,将容积滤波算法应用于航天器相对导航中;并考虑测量噪声统计特性不准确以及测量信息偏差等工程因素,针对激光交会雷达测量参数类型不同的特点,提出了一种基于容积滤波的自适应相对导航算法。该算法通过自适应调整量测协方差阵,能有效降低统计特性不准确等测量异常给导航系统造成的不利影响。仿真结果表明该自适应导航算法在激光交会雷达测量值存在噪声统计特性不准确等情况下时仍可保持较高的导航精度。     

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.     

雷达PRI调制样式识别新方法

针对雷达PRI调制样式识别难题,在分析雷达PRI类型的基础上,提出了能够有效描述雷达PRI调制特征的五种分类特征参数,分析了对存在丢失和虚假脉冲的处理方法,并据此提出了PRI调制样式的识别算法与实现流程,实现了五种典型PRI调制样式的有效识别。理论分析与计算机仿真结果表明,该方法在PRI测量精度较低和丢失虚假脉冲比例较高的情况下具有稳健的识别性能。     

云层和降水中湍流区雷达检测的自适应算法

应用自适应算法综合理论，研究出了检测云层和降水中湍流区雷达信号的一些新算法。本文分析了这些新算法的有效性，首先对气象雷达信号进行了仿真，然后通过对处理过程的建模和测试，分析比较了算法的有效性。结果表明，与广泛使用的脉冲对算法相比，新算法有着明显的优势。     

一种星载巴特勒矩阵微放电特性的分析与验证

作为星载雷达发射微波功率合成的关键部件，巴特勒矩阵的微放电性能直接决定了雷达载荷的功率容量。因此，有必要对其微放电特性进行分析与验证。针对该需求，提出了一种用于大功率动态合成网络的星载巴特勒矩阵，并对其在真空条件下的微放电特性进行了分析与验证。第一，提出了一款用于星载雷达的大功率巴特勒矩阵，对其功率合成性能进行了分析。第二，为了对巴特勒矩阵微放电性能进行详细研究，对提出的巴特勒矩阵进行了微放电功率阈值仿真和自由电子分布分析。第三，为了验证分析结果的正确性，对该巴特勒矩阵进行了峰值功率14kW的真空微放电试验，验证了其在大功率真空环境下的微波传输功率容量。提出的巴特勒矩阵性能优良，为未来的星载雷达大功率微波部件提供了理论方法和关键技术支持。     

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。     

System design and examination of spaceborne microwave rain-scatterometer

The remote sensing of precipitation, especially rain by the spaceborne weather radar is an important subject which has not been realized. The system design and examination of the spaceborne weather radar which is called as the spaceborne microwave rain-scatterometer are performed by considering user's requirements to observe rain, the restrictions derived from the interface with satellite and the state of the art and the possibility of spaceborne microwave technology. Characteristic parameters for spaceborne microwave rain-scatterometer are determined based on the user's requirements for the system. Functions and performances of each subsystem (antenna, transmitters, receivers and data transmission processor) with the detailed block diagram of the total system of spaceborne microwave rain-scatterometer are shown. All of the critical items of hardware in the development of spaceborne microwave rain-scatterometer are also discussed.     

误码率对星载合成孔径雷达图像质量影响的数字仿真研究

定量分析了星载合成孔径雷达 (SAR)原始回波信号的量化噪声、饱和噪声以及误码噪声对面目标信噪比的影响 ;建立了星载 SAR数字仿真系统 ,对不同误码率条件下的点目标阵场景的星载 SAR原始回波信号进行数字仿真 ,采用 Chirp Scaling算法进行成像处理 ,并对成像结果进行图像质量评估 ,研究了误码噪声对点目标 (尤其是弱信号目标 )性能影响的规律。     

高分辨率星载合成孔径雷达成像处理方法

提出了一种适用于大距离徒动高分辨率星载合成孔径雷达 (SAR)精确成像的改进Chirp Scaling(CS)成像处理算法 ,以及实现单视图象斑点噪声抑制的基于目标检测的增强无偏最大后验概率 (TDRGMAP)方法。采用这种高精度成像处理方法和单视图像斑点噪声抑制方法 ,可以实现星载 SAR高空间分辨率和高辐射分辨率的雷达图像。     

雷达方程在星载合成孔径雷达中的应用研究

首先推导出多工作模式合成孔径雷达的通用雷达方程，并对方程中各参数的物理意义和应用方法作了详细说明，然后论述了在星载条件下考虑距离模糊和方位模糊影响时，如何选择脉冲重复频率并进行工程优化设计，最后给出了上述模型的计算机仿真结果。     

相关随机序列仿真的一种新方法

相关随机序列是描述随机噪声、杂波和干扰的主要工具,在卫星通信、常规雷达及星载雷达中有着重要应用.本文基于“随机向量抽样法“,提出了一种新的相关随机序列仿真方法.这种方法通过由相关函数抽样序列形成的协方差矩阵控制序列的相关性,适用于仿真具有不同概率密度函数的各种有限长相关的随机序列.仿真结果表明该方法可快速、准确地实现各种相关随机序列的仿真.     

受Faraday旋转影响的极化SAR数据的校准

合成孔径雷达的极化校准的根本目的是校正各个极化通道的极化不纯度和通道间的不平衡量,而对于星载系统,还要考虑受到Faraday旋转引入的极化矢量偏移的影响。文章首先利用电磁数值计算的方法获得点目标的极化散射矩阵,利用Kroneker积的性质得到极化校准模型,从而得到极化校准矩阵。由于不需要得到各个通道具体的失真特性,以及Faraday旋转的具体大小,因此该方法更容易实现。最后利用计算机仿真,验证了该方法的有效性。     

基于ATI技术和象素匹配的星载SAR/GMTI实现方法

与机载合成孔径雷达相比,星载合成孔径雷达由于其复杂的空间几何关系、地球自转及地球曲率等因素的影响,使得星载SAR／GMTI的实现更为复杂。提出了当不满足相位偏置中心天线(DPCA)中脉冲重复频率和天线水平基线间的严格约束条件时,通过象素匹配法和星载SAR沿航迹向干涉(ATI)技术实现星载合成孔径雷达(SAR)动目标检测、测速及定位的一种方法。该方法采用沿航迹向线性排列的双孔径天线星载SAR结构,首先建立了星载SAR双孔径天线空间几何模型并详细分析了星载SAR双孔径天线机理及信号特性,然后利用常规方法成像的双天线SAR图像,分析并推导了基于ATI技术和象素匹配实现对地面背景杂波淹没的运动目标检测、径向速度分量估计以及目标定位的方法。最后,通过计算机仿真验证了其有效性。     

一种改进的星载分布式SAR相位保持成像算法

针对Chirp Scaling算法在推导中对相位采用近似处理而导致相位保持精度不能满足分布式星载InSAR系统对高程测量精度要求的问题,在对线性调频信号脉压处理中相位变化规律进行分析的基础上,结合星载分布式SAR数据处理对信号相关性的要求,推导了适用于星载分布式SAR数据处理的相位补偿公式,进而提出一种能够实现高精度相位保持的改进Chirp Scaling成像算法。算法精确补偿了包括复常数相位项、移零频所引入的线性相位项、距离向残留三次相位项及距离压缩后非均匀采样所引入的相位误差,并且能够实现分布式InSAR复图像对的粗配准。最后,给出了一种理论相位的计算方法,并通过计算机仿真验证了算法的有效性。