SAR成像对瞄准线方向运动补偿的要求

载体偏离匀速直线运动的运动误差是合成孔径雷达成像的基本困难之一。文章就载体沿瞄准线方向（即雷达天线相位中心至目标视线）同时存在恒定的速度误差和恒定的加速度、同时存在恒定的速度误差和正弦摆动速度误差两种情况进行了详细推导;根据回波信号压缩波形的主瓣偏移、二次相位误差、三次相位误差以及积分旁瓣比等图像指标的最大允许值,给出了带状正侧视合成孔径雷达瞄准线方向运动补偿定量要求的解析式,并结合一例子进行了计算分析。     

星载SAR电离层探测及误差补偿

工作于低频波段的星载合成孔径雷达(SAR)信号会受到电离层的显著影响,因此在系统设计时必须考虑相应的补偿方法。基于此,首先开展了适用于低频大宽带SAR模式的电离层影响评估研究,建立了基于勒让德展开的五阶误差分析模型,可有效解决传统模型各阶次耦合问题。其次,针对背景电离层色散问题,开展了基于双频自聚焦算法的补偿研究,利用ALOS PALSAR数据进行了半物理仿真验证,电离层反演精度优于0.4TECU,可有效提升图像聚焦质量;针对法拉第旋转角误差,利用ALOS PALSAR回波散射矩阵信息开展了补偿研究,结果显示,相比官网提供的补偿参数,误差可进一步降低27%。上述基于回波数据本身的补偿研究,可避免第三方数据精度差、分辨率低、需地面接收机、传播路径不一致等问题,同时降低了载荷成本。最后,结合SAR高分辨率特性,基于回波的电离层反演可有效提高现有电离层探测能力,开展了PALSAR-垂测仪联合反演电子密度研究,其结果比仅垂测仪数据精度普遍提高了30%以上。研究成果可为未来低频星载SAR的系统设计提供技术支撑。     

星载SAR天线指向稳定度对成像质量的影响

从星载合成孔径雷达(SAR)天线指向不稳定对成像质量影响的角度研究天线指向稳定度.对均匀加权天线,详细推导了天线指向不稳定引起的成对回波的位置和幅度,分析了成对回波对点目标冲激响应的峰值旁瓣比、积分旁瓣比的影响.研究了天线指向不稳定造成的多普勒中心频率误差,根据多普勒中心频率误差与图像位置偏移的关系,给出了图像质量对天线指向稳定度的要求.最后进行了计算机仿真,验证了分析结果.     

加速度对晶体振荡器的影响及补偿技术研究

晶体振荡器作为基准频率源,在电子设备中发挥着重要作用。晶体振荡器对加速度具有敏感性,振动、冲击、离心力等作用均会导致其输出频率失稳。讨论了加速度影响晶体振荡器频率及相噪的机理,介绍了目前降低加速度效应的常用措施,并提出一种基于数字补偿系统的新方法。     

用真实IMU/GPS数据进行机载SAR运动补偿处理

分析了机载SAR(Synthetic Aperture Radar)条带成像模式的运动补偿技术原理,通过对激光IMU/GPS(Inertial Measurement Units/Global Positioning System)组合提供的位置参数进行分析,表明Y12载机平台具有很大的运动误差,在此基础上利用高精度激光IMU/GPS组合提供的天线相位中心精确位置参数,结合距离-多普勒成像算法进行了机载SAR数据的运动补偿处理,试验表明利用此IMU/GPS提供的运动参数进行对具有很大运动误差的SAR数据运动补偿后,已不需要计算负担沉重的自聚焦类算法进行残留运动误差补偿,就能得到高质量的高分辨率SAR图像.     

光学遥感运动补偿压缩成像

针对单像素相机的运动导致压缩成像品质下降问题,提出了运动补偿压缩成像方法。首先建立运动条件下压缩采样的精确模型,进而分析了逐帧重构与联合重构两种图像稀疏方法。同时探讨了所提方法对于更加复杂运动的适应性以及所提方法成像品质的分布特性。该方法利用成像系统的运动信息重新规整压缩采样,避免了由降低积分时间或者减少采样数导致的成像品质下降。数学仿真与半物理仿真表明,运动补偿压缩成像比未经补偿成像结果具有更好的成像品质。     

Deramp range migration processing for space-borne spotlight synthetic aperture radar

The deramp range migration algorithm (DRMA) for space-borne spotlight synthetic aperture radar (SAR) is presented, which is based on the two-step algorithm and range migration algorithm. The presented algorithm combines the advantages of SPECAN algorithm and range migration algorithm. Firstly, the presented algorithm performs a bulk azimuth raw data compression to achieve a pixel spacing no larger than the expected azimuth resolution of the fully focused image. Therefore, the azimuth spectral folding phenomenon is overcome. Secondly, the residual and precise focusing of the synthetic aperture radar data is achieved by applying the range migration algorithm. The space-borne SAR focusing parameters’ computation is also described in the paper. At the end of this paper, results are presented which confirm the validity of the presented algorithm.     

大气层电波传播对星载SAR方位分辨率的影响

利用合成孔径原理和大气折射理论推导了大气层给SAR方位向分辨率带来的误差公式,针对不同时间、地点、高低年的电离层电子浓度和低层大气折射率剖面,对不同频段进行了计算,并对计算结果进行了分析讨论.得出了大气层中星载SAR的方位向分辨率误差为毫米量级,其绝对值随频率增高而减小的结论.     

柔性机械臂辅助空间站舱段对接阻抗控制

空间机械臂辅助舱段对接过程中存在测量与控制误差,易导致对接机构间存在较大接触力,传统FMA (Force MomentAccommodation)控制方法在测量接触力时无法消除大负载惯性力对测量的影响,且测量仪器的引入会进一步降低空间柔性机械臂的刚度。为此,文章提出了柔性机械臂辅助大负载空间舱段对接的阻抗控制方法,采用拉格朗日法推导了空间机械臂的关节输入力矩方程作为前馈输入,建立了含动力学前馈的空间机械臂阻抗控制程序,并以在商业软件ADAMS中建立的空间柔性机械臂与对接舱段组成的系统动力学模型作为控制对象,对系统进行ADAMS灢Matlab联合仿真。仿真结果表明,按照此控制方法,系统可克服外力干扰使目标解析点按照期望的方式运动;同时,通过测量机械臂关节运动参数即可实现对外力的准确感知,而不需额外添加力传感器,既消除了大负载惯性力对测量的影响,也不会导致柔性机械臂刚度的降低。     

摆式陀螺罗盘的运动特性及其分析

从陀螺力学的经典理论出发,建立了摆式陀螺罗盘的力学模型,推导出了具有重力约束的二自由度陀螺的运动方程,以此为基础,分析了摆式陀螺罗盘在阻尼及干扰条件下的运动,给出了干扰对摆式陀螺罗盘的影响的函数表达。     

Space-borne synthetic aperture radar received data simulation based on airborne SAR image data

Starting from airborne SAR image data, a method of simulating space-borne SAR raw received data is proposed, excluding the conventional method of simulating the targets’ back-scattering coefficients through the model of three-dimensional distributed targets. The airborne SAR image data are regarded as space-borne targets’ back-scattering coefficients, and raw data are generated by using space-borne SAR echo signal model. Raw data’s simulation of space-borne SAR can help us to optimum design of space-borne SAR system scheme, test and evaluate the performance of every imaging algorithm, and research motion error from satellite platform having influence on received data and image quality.     

航天员转体技术仿真

航天员在自由状态下的转体技术是航天员训练和太空任务完成好坏的重要指标。本文借助１５段的人体模型,使用多刚体动力学的方法建立起航天员转体动作的力学模型。该模型易于编程,适合于实时计算。并使用计算机动画技术,建立了航天员转体运动的实时动态仿真系统。该系统只要求输入基本的人体测量数据和肢体的相对运动规律,以图形动画形式输出,具有良好的交互性。     

序列图像编码中的遗传优化块匹配算法

讨论了序列图像编码的运动估值算法。在剖析传统块匹配算法的基础上,针对其非全局最佳的缺陷,将遗传优化算法的思想应用于分层块匹配算法,提出一种遗传优化块匹配算法。算法分析和计算机模拟表明,此算法可较好地解决现有快速搜索算法中存在的非全局最小点问题,提高数据压缩效率,与穷尽搜索算法相比运算复杂程度明显减小。     

控制受限航天器无角速度反馈姿态控制

重点研究了控制受限和角速度不可测情况下航天器姿态快速跟踪问题。首先定义了四元数辅助系统,并设计了包含实际误差四元数和观测误差四元数的双曲正切函数的非线性控制律;然后,证明了系统的稳定性以及控制量的有界性;最后通过数字仿真与已有的方法进行比较研究,说明该方法能大大提高卫星姿态跟踪精度和响应速度。