高分三号卫星C频段多极化有源相控阵天线系统设计

高分三号(GF-3)卫星SAR载荷天线是中国首副成功在轨应用的C频段多极化天线,其采用有源相控阵体制,多极化共孔径设计,波束控制灵活,能够实现12种常规工作模式及多种扩展模式。GF-3卫星C频段多极化有源相控阵天线(简称SAR天线)质量占到卫星总质量的46%,工作时最大功耗占卫星能源功耗的60%以上,而其发射功率、带宽特性、方向图等都对成像性能有着至关重要的影响。文章针对GF-3卫星SAR天线C频段、多极化、大带宽、高功耗、高精度、大尺寸、轻量化等特点,介绍了天线系统设计的内容及主要性能结果,可为中国后续SAR卫星有源相控阵天线的研制提供参考。     

基于微波光子技术的实时高分辨雷达成像

为克服传统雷达面临的带宽瓶颈,提升其分辨率,利用微波光子倍频与混频技术对宽带雷达信号进行处理,构建宽带雷达,成功实现了实时高分辨雷达成像。构建的微波光子雷达样机带宽高达12 GHz,实现逆合成孔径雷达成像的二维分辨率优于2 cm×2 cm,成像速率高达100帧/s。在该雷达架构基础上构建了多输入多输出微波光子雷达,在相同的相参累积时间内,能进一步提高雷达成像的方位向分辨率。研究结果表明:微波光子技术是突破传统雷达频率与带宽限制的有效手段,有望在未来实时高分辨雷达探测与成像中发挥重要作用。     

基于特征叠加网络的SAR海上舰船运动状态感知方法

针对合成孔径雷达(SAR)图像中的舰船检测与分类问题,常规的图像处理技术或者机器学习方式难以准确检测出海上舰船的类别以及当前舰船运行状态。因海上舰船目标具有相对于SAR图像尺寸较小、方位难以测算以及容易与其他目标混淆的特点,针对上述问题设计了端到端的海上舰船分类与状态感知模型,加入特征金字塔以达到拥有对于微小目标提取其深度特征,同时又保留其相对位置的目的;使用残差结构以解决特征融合网络层数增加导致的梯度消失问题;最后加入舰船状态感知模块,使其最终可以得到海上舰船目标相对于图像的角度值。使用公开SAR卫星图像进行了多次实验,最终体现出提出的端到端的模型具有较高的识别率以及良好的舰船状态估计能力。     

国外SAR卫星T/R模块电源单元设计分析与启示

合成孔径雷达(SAR)卫星的发射器/接收器(T/R)模块电源设计约束条件多、设计难度大,文章对国外具有代表性的地中海盆地观测小卫星星座(COSMO-SkyMed)、"哨兵-1"(Sentinel-1)卫星和阿根廷微波对地观测卫星(SAOCOM-1A)等SAR卫星中T/R模块电源的设计方案进行了介绍,对比了主要技术指标、电路拓扑、设计特点、动静态性能、体积质量等关键参数,分析提炼了T/R模块电源的电路拓扑筛选、滤波电容设计、交叉调整率等设计要点,结合我国T/R模块电源的研究现状,提出了我国SAR卫星T/R模块电源技术在功率变换拓扑效率提升研究、滤波器优化设计方法研究、T/R电源的可靠性研究等方面的发展建议。     

GEO-SAR快视成像系统设计与实现

文章设计并实现了基于高性能通用化集群架构的GEO SAR快视成像系统,对相应的软硬件系统结构和组成进行了阐述。基于3×3点阵回波数据,文章通过采用后向投影算法（BPA）的仿真实验,验证了该快视成像系统的有效性。成像结果表明,该GEO SAR快视成像系统可以满足SAR图像反演的系统指标和效能要求。     

干涉SAR原始数据压缩算法的比较研究

为了更合理地选择有利于星载合成孔径雷达干涉技术的原始数据压缩算法,文章仿真了三种合成孔径雷达原始数据压缩算法,并从信号量化噪声比、相对高程误差等角度分析比较了算法的性能。仿真结果表明三种算法各有其适用范围,块自适应量化(BAQ)仍是压缩比不高时的首选,块自适应矢量量化(BAVQ)在压缩比高时性能较好,而约束式极坐标量化(RPQ)的复杂度和性能均介于二者之间。     

基于ATI技术的一种动目标检测的实现方法

提出了一种基于双孔径天线沿航迹向干涉(ATI, Along-Track Interferometry)的动目标检测、测速及定位的实现方法.该方法与DPCA(Displaced Phase Center Antenna)技术相比,不要求天线载体速度和脉冲重复频率之间必须满足严格的制约条件,同时克服了DPCA技术及CSI(Clutter Suppression Interferometry)技术产生的动目标回波强度随目标径向速度按正弦规律相消而降低了对慢速目标的检测能力的不足.在ATI理论分析的基础上,给出了利用干涉图像的干涉相位信息进行动目标检测、径向速度分量估计及定位的一种实现方法.这种检测方法能够完成被地面背景杂波淹没的慢速运动目标的检测、测速及定位.计算机仿真结果验证了其有效性.      

平飞模式机载双基地SAR动目标检测方法

提出了一种平飞模式机载双基地SAR地面慢速运动目标检测和参数估计方法.考虑到双基地SAR系统的特点,采用分数阶傅里叶变换(FrFT,Fractional Fourier Transform)技术对动目标进行聚焦,以提高动目标的信杂比.同时结合多通道杂波抑制干涉技术,进一步抑制地杂波并实现动目标参数的精确估计.从双基地SAR的空间几何模型和回波信号入手,推导了杂波对消时收发雷达载机所需满足的飞行条件和慢动目标参数估计的方法.最后通过计算机仿真,验证了该算法的有效性.     

对合成孔径雷达的脉间分段移频干扰

提出了一种脉间分段移频干扰新样式,详细分析了其干扰原理、成像结果以及干扰效果的变化特性;讨论了几种典型干扰参数下的不同输出形式以及侦察参数误差对干扰效果的影响,从中归纳出分段移频干扰是固定移频干扰、步进移频干扰、随机移频干扰等多种移频干扰样式的统一形式。理论推导和仿真分析表明,该干扰可达到对真实图像进行有效欺骗的目的。     

一种基于扩展卡尔曼滤波和最小均方准则的无控制点InSAR基线估计方法

基线误差是影响干涉合成孔径雷达（InSAR）测量高精度的主要误差源之一。因此,在进行数字高程图（DEM）高程反演的过程中,需要进行高精度的基线估计来提高DEM数据的精度。文章详细推导了InSAR系统的各项误差与测高精度的关系,得到了误差传播公式;然后提出了一种在扩展Kalman滤波的基础上,使用LMS最小均方误差准则的无控制点基线估计方法。该方法解决了在地面控制点获取困难的条件下,飞行平台与地面之间的相对高度未知的问题。最后,通过仿真实验验证了该方法的有效性：在相位误差、斜距误差、基线长度误差和倾角误差共同作用下,基线定标精度可达到0.1mm,满足0.5m相对高程精度对于基线估计的要求。