基于菲佐干涉仪的星载测风激光雷达仿真模拟

星载测风激光雷达具有高精度、高垂直分辨率、全球覆盖等特点,是获取全球风场的有效手段。聚焦于米散射通道测风模式,对冰云与气溶胶同时存在的较复杂场景实施星载激光雷达测风的仿真模拟。基于菲佐干涉仪的测风原理构建了一套包含6个子模块的正演模型,以大气激光多普勒雷达（ALADIN）仪器参数作为输入值,模拟了典型场景下的探测信号,并结合反演分析了测风精度水平。结果发现,云层和气溶胶的回波能够增强探测器获取信号的信噪比,从而提升反演精度,将风速误差控制在±1.2 m/s范围内;但当云层冰水含量较大时,由于衰减作用使得云层下方信噪比削弱,从而增大反演风速误差,部分区域甚至无法实施有效探测。另外,在采用重心法反演风速时,可通过增加累积电荷耦合器件（ACCD）探测器通道数来减小风速振荡误差。上述研究可为设计和改进星载测风技术提供参考。     

L 频段星载相控阵天线设计与实现

文中设计并实现了一种应用于低轨互联网星地通信的L 频段星载相控阵天线。该天线阵列由4×4 的方形正交对称振子阵元构成,阵面尺寸为340 mm×340 mm,其中15 个阵元组成接收单元,1 个阵元作为发射单元 置于整阵的一角。由电磁仿真结果可知,在1. 60~1. 75 GHz 频带内,接收天线单元有VSWR<1. 5、轴比小于2 dB 的 圆极化辐射性能;在120°扫描范围内,增益在12. 7~16. 4 dB 范围。在微波暗室对无源天线阵列和射频接收前端集 成的有源相控阵单元进行了校准与测试,结果表明接收相控阵实现了正确的波束指向且具有±60°的大角度扫描特 性,有源增益可达83 dB。     

星载单光子激光雷达浅水测深技术研究进展和展望

在浅水测深技术中,星载激光测量系统可以覆盖一些机载/舰载系统难以到达的偏远水域,具有比被动光学影像水深测量精度更高、可全天时工作等独特的优势。以稀疏而少量的主动星载激光测量值为水深标定点,融合被动星载遥感影像,主被动融合的浅水测深是当前的趋势。本文首先介绍了星载单光子激光雷达的工作范围、物理参数和数据产品,概述了测量原理,综述了现有的星载单光子激光雷达测深的理论传输模型,对比了不同的点云数据去噪处理算法的优劣,归纳了星载融合测深反演技术在不同环境中的应用,总结了当前存在的问题,并对该技术未来的前景和发展方向进行了展望。     

星载SAR非沿迹成像新模式:机遇与挑战

星载合成孔径雷达(SAR)通过采用不同成像模式,实现分辨率与成像带宽度的不同性能组合。常规星载SAR模式的成像带沿着卫星航迹方向,走向单一;但实际目标场景的地理走向多种多样,与沿卫星航迹方向的成像带地理走向不匹配的情况普遍出现,导致数采周期长或方位分辨低、存储与计算资源浪费。星载SAR非沿迹成像模式是解决该问题的新思路,其通过生成与卫星航迹不同向的直线型或曲线型的成像带,匹配于目标场景的实际地理走向,对目标场景进行“地理定制化”成像。该文主要从信息获取、成像处理等方面,讨论了星载SAR非沿迹成像新模式的主要机遇与挑战,并通过计算机仿真实现了星载SAR非沿迹成像模式的原理性验证。      

InSAR设备在地形测绘中的测绘参数综述

干涉合成孔径雷达(InSAR)测量技术通过对同一地区的两景影像进行干涉分析获取高精度的地形信息。由于In-SAR具备高精度定量分析定位能力,国内外已经发展了诸多星载和机载InSAR 设备用于地形测绘,其中最著名的包括SRTM系统以及TanDEM-X任务。文中以SRTM和TanDEM-X为例,介绍了InSAR在地形测绘中的主要参数以及应用情况,为国产InSAR卫星的指标设计提供了一定的参考。     

星载激光雷达高灵敏信号探测的关键技术研究

为了提高星载激光雷达探测灵敏度,采用高增益放大电路设计了探测电路,理论分析了探测概率、虚警率、信噪比等指标的制约关系,对带宽、增益、阈值门限等参量进行优化设计,并进行了实验验证。结果表明,探测电路实现了灵敏度9nW,探测概率95%,虚警概率10-5,相比国内同类产品有显著提高。这一结果对星载激光雷达的发展是有帮助的。     

星载AIS信号的频偏估计

星载自动识别系统(AIS)中信号存在严重的多普勒频偏,影响信号的正确解调,而传统的基于快速傅里叶变换(FFT)的频偏估计算法其估计范围无法满足需要.为此,提出了一种改进的自相关-FFT频偏估计算法,通过构造辅助函数以确定信号频偏的正负号,在此基础上对基于FFT的频偏估计算法进行改进,从而扩大频偏估计范围,实现对大的多普勒频移的估计.仿真和实验结果均表明,改进算法的频偏估计范围扩大为原来的2倍,具有很高的估计精度,十分接近修正后的克拉美罗界,且算法简单、易于实现.     

星载太赫兹雷达碎片预警技术

由于地球同步轨道(GEO)的衰减周期长,累积效应突出,空间碎片对卫星安全产生日益严重的威胁,特别是地基设备无法观测的危险空间碎片。根据碎片分布与运动特性,开展地球同步轨道星载太赫兹雷达碎片预警技术研究。针对工作波长、目标尺寸与雷达截面积(RCS)、观测范围与工作方式进行论证,完成雷达系统方案和仿真分析。雷达采用有源相控阵天线,天线尺寸为250 mm×250 mm,工作频率为140 GHz,平均功率为190 W。雷达能够在方位与俯仰±15°、距离为1.95~24.12 km内搜索与跟踪尺寸为6.8 mm~15 cm的碎片,并对将要产生的撞击进行预警,预警时间4~35 s。     

高分三号星载合成孔径雷达图像

高分三号雷达卫星是国家科技重大专项"高分辨率对地观测系统重大专项"首批启动的重要研制工程项目之一,是我国首个C波段、高分辨率、全极化星载SAR系统,其SAR载荷由中国科学院电子学研究所研制,于2016年8月10日成功发射。基于高分三号SAR卫星,我国首次实现方位多通道星载SAR成像,大幅提升成像幅宽;首次实现星载SAR全极化成像。高分三号具有12种常规成像模式,最高分辨率达到1 m,最大幅宽达到650km,是我国首颗设计使用寿命长达8年的遥感卫星。     

一种星载可配置输出频率的X波段载波源

针对国内星载数传发射机无法实现载波频率灵活可变的问题,提出了一种可配置输出频率的载波源方案。采用现场可编程门阵列(FPGA)和数模转换器(DAC)相结合,实现参考频率高精度可变且灵活配置锁相环(PLL)中鉴相器的鉴相频率,使载波源输出频率可程控配置。实测结果表明,载波源可实现任意配置X波段8.025～8.4 GHz的输出中心频点,相位噪声优于-66 dBc/Hz@100 Hz、-75 dBc/Hz@1 kHz 、-80 dBc/Hz@10 kHz、-95 dBc/Hz@100 kHz、-120 dBc/Hz@1 MHz,杂散抑制度优于-74 dBc,频率分辨率小于10 Hz。相关电路替代专用直接数字频率合成(DDS)芯片的功能,能适应空间应用环境。