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。     

面向广域场景的可见光-SAR遥感图像匹配方法

可见光-SAR（合成孔径雷达）遥感图像的高精度匹配是视觉导航、图像融合等典型遥感应用的基础,现有匹配方法主要聚焦在非线性辐射失真（NRD）等成像差异的问题,并未充分考虑遥感图像的场景差异,导致匹配方法的场景适应性有限。为解决可见光-SAR图像匹配中成像场景广域多样、成像差异等挑战,文章提出了一种结合遥感图像场景分类的广域场景异源图像的匹配方法。该方法首先使用广域图像匹配场景分类算法按照纹理特征对遥感图像进行四个典型场景（重复纹理、非均匀纹理、弱纹理和混合类别）的分类,然后在统一的特征匹配框架中为每类场景选择合适特征描述符。将该方法在异源图像匹配数据集上与两种常用的可见光-SAR匹配方法进行比较,通过实验验证,文章的方法可以在不增加计算时间的前提下,在所有类别上取得最优的匹配结果。该方法为广域场景下的可见光-SAR遥感图像匹配提供了一种可行的解决方法。     

一种基于最大修正峰度的ISAR距离对准算法

距离对准是逆合成孔径雷达(ISAR)运动补偿的关键。本文提出了一种基于修正峰度的ISAR距离对准算法。首先对应用于离散信号序列的峰度定义进行了修正,然后以修正峰度衡量回波包络之间的对准程度,对距离偏移量进行搜索。当两回波和包络的修正峰度达到最大时,以此时的距离偏移量进行补偿,就可将回波对齐。分析表明该算法具有良好的抗闪烁性能和抗噪性能。实测ISAR数据验证了算法的有效性。结果表明,基于最大修正峰度的距离对准算法可以准确地估计出回波的距离偏移量,实现距离对准。     

一种SAR卫星电源变换器快速响应控制策略

合成孔径雷达(SAR)卫星的电源工作在脉冲模式,输出负载变化快且负载电流很大。为满足电源电压瞬态响应等关键供电指标的要求,保证输出电压保持在指标范围内,提出一种SAR卫星电源Buck变换器快速响应控制策略。该控制策略综合线性控制和非线性控制的优势,在瞬态过程中,非线性控制基于输出电压阈值检测接管母线电压控制,一旦输出电压恢复到允许的范围内,线性控制器继续进行电压调节控制,能在不增加输出滤波器的条件下提升系统的动态响应。通过仿真和试验与传统的比例积分(PI)控制策略进行对比,结果表明:文章提出的控制策略能在不增加输出电容的情况下,减小电压动态跌落并提高响应速度,提升SAR卫星电源变换器的动态性能。     

高速平台下动目标高分辨成像方法研究

高速平台对地面强散射移动目标或者海面舰船目标进行合成孔径雷达成像（SAR）时，存在两方面问题：一是传统SAR匀速直线模型已不适应高速平台自身高动态运动特征；二是目标的非合作运动一方面会引起图像散焦，另一方面动目标在地距图中的位置会产生较大偏移。针对这两个问题，首先在匀加速度模型频域相位滤波算法下，推导出了精确的斜地投影关系以及近似的反投影关系，同时给出了基于惯性组合导航（INS）的平台运动补偿方法，最后结合自聚焦技术，完成对舰船目标的聚焦并得到以目标为图像中心的地距图。     

Chirp哈特利、Chirp余弦、Chirp正弦变换

给出了连续Chirp哈特利变换、连续Chirp余弦变换、连续Chirp正弦变换的定义.还给出了离散Chirp哈特利变换、离散Chirp余弦变换、离散Chirp正弦变换的定义.采用这几种变换估计实多项式信号的参数.详细研究了二阶离散Chirp哈特利变换、二阶离散Chirp余弦变换、二阶离散Chirp正弦变换的参数估计性能.简要分析了三阶离散Chirp哈特利变换.由于二阶离散Chirp余弦变换和二阶离散Chirp正弦变换检测信号时存在虚假信号,提出一种消除虚假信号的方法,该方法在增加一定计算量的情况下可以有效地消除虚假信号,并降低旁瓣.进行了二阶离散Chirp哈特利变换、二阶离散Chirp余弦变换、二阶离散Chirp正弦变换的计算机仿真.进行了三阶离散Chirp哈特利变换的计算机仿真.计算机仿真结果验证了分析的正确性.     

高分三号卫星太阳电池阵设计与验证

通过分析高分三号(GF-3)卫星合成孔径雷达(SAR)载荷多模式的成像任务规划、大型展开式桁架构型设计、高低压双母线电源设计等特点,识别出LEO轨道静电放电对高压太阳电池阵设计的影响,卫星左侧视成像和右侧视成像下大型SAR天线遮挡及卫星8年长寿命期间电缆频繁扭转对传输性能的影响,提出了一种适用于复杂遮挡情况下高低压双母线电源系统的太阳电池阵设计思路,完成了太阳电池阵设计、遮挡仿真分析、静电放电试验、电缆扭转试验和在轨数据分析,验证了太阳电池阵设计的正确性,可以为中国后续大功率SAR卫星太阳电池阵设计提供参考。