电离层对星载合成孔径雷达方位向分辨率影响的分析

该文分析了天线实孔径尺寸、不同电离层谱以及电离层不规则体尺度等因素在电离层对星载合成孔径雷达(SAR)方位向分辨率影响中的作用。研究结果表明,保持星载SAR合成孔径长度不变,增加天线实孔径的尺寸会引起SAR方位向分辨率的退化,同时导致SAR方位向图像平滑。电离层的Kolmogorov谱对SAR方位向的影响较双参谱严重。电离层不规则体尺度远大于合成孔径的尺寸时,电离层对SAR方位向分辨率的影响可以忽略;在电离层不规则体的尺度减小到合成孔径的尺寸以下,但量级接近时,电离层的影响会导致SAR方位向分辨率的恶化。     

一种新的星载SAR图像定位方法的研究

该文应用摄影测量理论,将星载SAR图像近似看作一个画幅式投影传感器获取的等效影像,从而对星载 SAR共线方程进行改进,提出了一种新的定位模型。文中选用一景北京地区RadarSat影像进行实验,结果表明,该模型表达简单,解算稳定,不需要已知轨道信息和成像参数且定位精度保持在像素级范围之内。     

基于Relax算法的星载高分宽幅成像方法研究

现代星载合成孔径雷达(SAR)系统要求同时具备高分辨率和宽测绘带的能力,而传统单通道星载SAR系统在分辨率和测绘带两个重要指标之间存在固有矛盾,因此方位向多通道的方法被提出并用于解决上述问题。该文在分析方位向多通道回波模型的基础上,结合Relax算法的特点,提出了一种基于Relax算法的星载SAR高分宽幅(HRWS)成像方法,并给出了新方法的详细迭代流程。通过点目标回波仿真,并与传统的方位向多通道HRWS重建方法进行对比,验证了新方法的可靠性和有效性。

     

基于DPCA技术的星载SAR/GMTI处理方法

星载合成孔径雷达的轨道运动以及地球自转、地球曲率等因素使星载SAR/GMTI处理方法与机载不同。该文首先分析了星载SAR三孔径天线信号特性,然后给出并详细分析了基于偏置相位中心天线(DPCA)的机载SAR/GMTI处理方法。在此基础上,给出了一种基于DPCA技术的星载SAR动目标检测、测速及目标定位的实现方法。最后,星载SAR/GMTI计算机仿真结果验证了该方法的有效性。     

星载Ku波段波导缝隙天线的缝隙特性分析

在星载Ku波段谐振式波导缝隙阵列天线设计中,由于结构空间的限制,采用半高非标准波导。考虑到半高波导中更容易产生高次模影响的特点,以及设计成本和效率问题,将基于有限元法的高频电磁仿真软件Ansoft HFSS与Fortran编程相结合应用于该类天线的设计。采用HFSS研究并描述了宽边纵向辐射缝隙和中心倾斜耦合缝隙的特性,结合Elliott提出的经典平面缝隙阵设计理论,用Fortran编程设计了阵元数为80(8×10)的波导缝隙阵列天线实验件,并用HFSS仿真优化了天线阵整体的性能。对实物天线进行了近场测试,结果表明:天线的E面和H面副瓣电平分别是-29 dB和-27.5 dB,1.3以下驻波带宽为340 MHz,与仿真结果基本吻合。良好的测试结果验证了用HFSS获取缝隙特性曲线的正确性及设计方法的有效性,为后期大型阵列设计提供了一种有效的方法。     

一种改进的星载SAR俯仰向DBF处理技术

在星载SAR系统的高分辨率宽测绘带成像应用中,为了增大接收增益,提高回波的信噪比,可利用数字波束形成(DBF)技术实现俯仰向多通道接收并处理回波信号。该文分析并推导出了俯仰向通道的响应函数。基于这一结果,提出了一种时变加权与FIR滤波相结合的DBF处理方法,并且给出了系统实现框图。与其它DBF方法相比,该方法能在不增加系统实现复杂度的前提下,实现对长脉冲的接收增益最大化与系统性能最优化。仿真结果表明,该方法能够近似达到理论上的系统性能最优值。     

时-空变化的背景电离层对星载合成孔径雷达方位向成像的影响分析

对于星载合成孔径雷达(SAR)成像,方位向信号的相关性可能会因时-空变化的背景电离层而遭到破坏,特别是对于低波段系统。该文将孔径内方位时变的斜距电子总量(STEC)归结于3个因素：垂向电子总量(VTEC)的时间变化、空间变化以及电磁波传播路径的变化,分别分析了每个因素造成的时变STEC各阶系数。该文建立了统一的分析模型,即时变STEC影响下的SAR方位向信号3阶泰勒展开模型,推导了方位向偏移和相位误差解析表达式,并基于此得到了不同星载SAR系统的时变STEC各阶系数容限。利用实测的VTEC数据以及国际参考电离层(IRI)模型,开展了信号级仿真。数值分析和信号级仿真的结果表明,对于低轨P波段SAR系统,空变VTEC与传播路径变化是导致方位时变STEC的主要因素;而对于中高轨SAR系统,时变VTEC是导致方位时变STEC的主要因素。随着载频的下降与合成孔径时间的增加,方位向成像性能更加容易受到方位时变STEC的影响。     

一种高性能星载综合电子系统设计

针对传统卫星系统间接口关系复杂、通用能力较弱的问题,文中将传统分系统、单机产品替换为标准模块,从而组成了星载综合电子系统。通过VPX模块化设计,各个模块接口标准化,提高了系统适用性和可扩展性;通过高低速双总线设计,极大地提高了星上数据传输效率;高速总线设计为时间触发以太网(TTE),极大地提高了星上数据传输速率和实时性。实验结果表明,采用文中设计方案的综合电子具有接口简单、通信速度快、可靠性高的特点。该系统已在某卫星综合电子中成功应用,效果良好,对星载综合电子设计具有重要的指导和参考意义。     

星载SAR多普勒质心估记的新方法幅度相关法

本文分析了星载合成孔径雷达(SAR)多普勒质心与距离走动之间的线性关系,提出了一种估计多普勒质心的新方法幅度相关法。利用星载SEASAT-A SAR原始数据,讨论了该方法与目前最常用的杂波锁定法的差别。结果表明,采用幅度相关法具有运算量小和在准均匀或非均匀场景下估计精度高的优越性。     

星载SAR距离模糊分布规律及其改进设计

本文提出了一种不加大天线尺寸而又使距离模糊满足要求的新方法,它能够在保持原有天线尺寸不增大的情况下实现宽测绘带的高质量成象。这种方法采用交替发射线性调频斜率完全相反的调频信号,在对回波信号进行距离压缩时,由于主要模糊区回波信号与参考函数失配就被大大地抑制,从而使距离模糊大大改善并得到较宽的测绘带。