分布式小卫星SAR宽域和高方位分辨率处理方法

用多个分布式小卫星构成星座．可以完成多项雷达探测任务，如地面动目标检测(GMTI)、地面高程测量等。其探测性能可比单个卫星明显提高。分布式小卫星也可用来提高SAR的横向分辨率，主要是解决高横向分辨率与宽测绘带的矛盾。小卫星用横向孔径小的天线(为提高横向分辨率)和较低的重复频率(为加宽测绘带)，其回波信号会产生多普勒模糊，但多个小卫星的空间自由度可用来解模糊，从而可以实现宽域(宽观测条带)和高方位分辨率SAR成像。本文对分布式卫星解多普勒模糊的方法进行了讨论，并提出了对卫星星座构形的要求。如果星座构形已定，则应微调脉冲重复频率以满足解多普勒模糊的要求。     

分布式小卫星合成孔径雷达的空间编队构形研究

合理的空间编队构形是实现分布式小卫星SAR系统功能的基础.着重讨论分布式小卫星合成孔径雷达(SAR)空间编队构形的设计问题.分析了实现三维地形成像、提高空间分辨率和动目标检测三种系统功能时,空间编队构形设计所需解决的问题,提出了进行分布式小卫星SAR空间编队构形设计的三个最优化准则,给出了空间编队构形的评估方法,并对现有的几种分布式小卫星SAR的空间编队构形进行分析.最后根据分布式小卫星SAR的空间编队构形,通过与单颗星载SAR回波信号相比较,分析了分布式小卫星SAR回波信号的特点,为其数据处理提供参考.     

分布式小卫星SAR实现全孔径分辨率的信号处理

利用一组小卫星进行编队飞行,它们之间协同工作来完成某一特定任务,其功能和可靠性远远超过一颗单独的大卫星,因而具有高的性能/价格比.对于单颗卫星SAR,其横向分辨率与测绘带宽相矛盾,而采用分布式小卫星SAR,可使这一矛盾得到解决.本文主要研究如何通过信号处理化解多普勒模糊,实现理论最高分辨率的问题.     

分布式小卫星多中心频率SAR实现宽域二维高分辨率成像

分布式小卫星SAR能够打破传统单星SAR测绘带宽和方位分辨率的矛盾。该文分析了一种沿航向排列分布式小卫星宽测绘带二维高分辨率成像技术,每颗卫星同时发射接收不同频率的线性调频信号,先分别在每个子带解方位多普勒模糊,并将方位多普勒中心频率调整至零频,然后在距离向进行子带拼接得到大带宽的线性调频信号从而得到高的距离向分辨率。此外,这种多发多收的工作方式还增加了系统平均发射功率,提高了信噪比。     

一种新的分布式小卫星SAR系统抗干扰方法

针对分布式小卫星SAR系统抗干扰时编队构形的限制,研究了优化阵列在超稀疏构形抗干扰中的应用.使用优化阵列确定编队构形中小卫星的相对位置,可以提高方向分辨率,减小达到一定波束形成性能所需要的孔径长度,减小所需小卫星数目,降低硬件开销.分析了卫星位置偏差对抗干扰性能的影响.仿真证明,采用优化阵列构形可以使分布式小卫星SAR系统获得良好抗干扰性能.     

分布式星载干涉SAR中空间基线的分析和设计

分布式星载干涉SAR可以同时实现三维地形成像、洋流成像和提高空间分辨率等3种SAR于涉成像。其系统基线设计需要同时考虑这3种SAR干涉成像对基线的不同要求,所以比较复杂。该文在给出分布式小卫星被动稳定编队飞行的空间构形和3种SAR干涉成像对系统基线要求的基础上,提出了分布式星载干涉SAR基线设计中存在着3个制约关系;给出了协调这3个制约关系的一种设计准则,并在此准则下对一个L波段的分布式星载干涉SAR进行了系统基线设计。     

分布式星载干涉SAR基线设计与性能分析

基于线性化开普勒方程给出了分布式SAR卫星的轨道要素计算公式,分析了分布式星载干涉SAR的高程测量精度、速度测量精度以及改善空间分辨率的性能指标,建立了分布式SAR卫星的空间几何模型,结合编队构形设计进行了极限基线分析;在此基础上提出了一种通用的三维编队飞行分布式星载干涉SAR基线设计方法.基于L波段分布式SAR卫星进行了编队轨道参数设计,给出了干涉基线的仿真结果,并通过系统性能分析验证了基线设计方法的有效性.     

分布式小卫星合成孔径雷达研究进展

分布式小卫星合成孔径雷达(SAR)是上世纪末提出来的一种新的对地观测系统.本文主要讨论分布式小卫星SAR技术及其研究进展.综述了分布式小卫星SAR的研究现状,给出了分布式小卫星SAR的基本概念,讨论了分布式小卫星SAR的三种系统功能和两种基本工作模式,最后探讨了目前实现分布式小卫星SAR系统所面临的技术挑战以及未来的研究重点.     

应用多收发孔径实现高分辨率宽测绘带的合成孔径雷达研究

测绘带宽和分辨率是合成孔径雷达(SAR)系统的两个关键指标,但SAR的脉冲工作方式限制了分辨率和测绘带宽的同时提高。为了解决这一问题,该文采用多个发射机和接收机进一步展宽测绘带和提高分辨率,同时增加了平均发射功率,提高了信噪比。文中介绍该技术的实现方法,并通过实际参数仿真与常规SAR和采用单发射机的多波束SAR进行了对比,证明了进一步展开测绘带的可行性。     

基于高程测量误差的分布式卫星SAR编队构形设计

卫星编队构形是影响分布式卫星SAR系统性能的重要因素之一。该文主要研究满足绕飞轨道条件下的分布式卫星SAR编队构形设计问题,提出了基于高程测量误差最小的分布式卫星SAR编队构形设计方法。文中给出了分布式卫星SAR多组高程测量数据融合后的像素单元高程测量误差表示,并提出了给定观测区域的高程测量误差表达式。在此基础上,以观测区域的高程测量误差为优化目标,采用遗传算法对分布式卫星初始编队构形进行优化设计。仿真试验验证表明,通过该方法得到的初始卫星编队构形能够较好的降低给定观测区域内的分布式卫星SAR高程测量误差。     

宽测绘带SAR成像的一种侧摆模式及其压缩感知处理方法

宽测绘带合成孔径雷达(SAR)采用了不同的信号录取方式及成像算法,但现有的ScanSAR和循序扫描体制(TOPSAR)往往会造成场景分辨率的整体下降。针对这一问题,该文采用一种新的侧摆模式进行宽幅场景成像。该模式通过距离向波束角度的变化,以损失部分积累时间为代价,得到宽幅场景的回波信号,继而采用稀疏算法在方位向实现降采样成像。仿真结果表明,在波束变化轨迹确定后,星载雷达侧摆模式下稀疏SAR成像可有效增加场景幅宽,同时确保场景中心区域的高分辨成像。     

基于时域去走动的SAR大斜视CS成像算法

该文针对大斜视SAR回波信号的大距离走动、小距离弯曲的特点,提出了一种将时域去走动和CS算法相结合的成像算法。首先在时域校正距离走动,然后在频域校正距离弯曲,最后通过几何校正完成目标成像。经过时域去走动处理后,距离向和方位向的耦合大大降低,不仅可适应大斜视角的成像要求,而且测绘带宽度也会增大。仿真结果表明,改进后的算法可满足大斜视角和较大测绘带宽度的成像要求。     

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。      

利用子阵处理提高天基SAR的性能

未来天基SAR向大场景区域、高分辨率方向发展．不仅要求监视大场景区域内的固定目标，而且要求能够同时对其中的运动目标进行指示。利用多个接收子阵并结合文中提出的空时处理方法，可同时实现大观测带、高分辨率SAR成像和地面运动目标检测。     

宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案研究

环视扫描合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）可以实现广域观测,但测绘带宽受到最小天线面积的限制,对此提出了一种宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案。该方案引入了ScanSAR的波束扫描思想,在雷达天线作圆锥扫描的同时,由近及远地对多个距离子带进行分时扫描。给出了天线在这种扫描方式下的驻留时间分配准则,分析了成像参数间的依赖关系。基于子孔径成像、几何失真校正和图像拼接的一系列成像算法对该宽测绘带方案进行了点目标和面目标仿真实验,结果表明在保证成像质量的前提下,测绘带宽能得到显著的增加。     

A SAR for Real-Time Ice Reconnaissance

Prior research has shown that open water first-year ice and multi-year ice can be distinguished on an image obtained by a Synthetic-aperture radar (SAR). A small lightweight SAR, STAR-1, has been built that employs this capability for support of engineering operations for oil exploration in the Arctic. The SAR is a fully focused side-looking system capable of mapping either side of the aircraft. It has two modes, wide swath, which covers 45 km, and high resolution, which covers 22 km. The azimuth resolution is 6 m for both modes, with a range resolution of 12 m in the wide swath and 6 meters in the high resolution mode. The instrument is installed in a Cessna 441 Conquest capable of flying at high altitudes with minimum fuel consumption. An image is produced in real time by a digital image formation processing system aboard the aircraft. This image is transmitted to a ground station via a data link where a hardcopy is formed on heat-developed film.     

高分辨率宽测绘带Scan SAR压缩感知成像算法研究

高方位向分辨率和宽测绘带对合成孔径雷达（Synthesis Aperture Radar, SAR）系统设计提出了矛盾的要求。为获得高分辨率宽测绘带地面图像,提出了一种基于扫描模式SAR（Scan SAR）及压缩感知（Compressive Sensing, CS）理论的解决方法。Scan SAR可获得宽测绘带,然而各子测绘带方位向照射不完整,导致了低的方位向成像精度。所提出的方法首先对子测绘带数据进行方位向补零,并完成距离压缩和距离徙动校正;在方位向有效数据行中进行随机取样构成新的数据矩阵;根据取样指标集构建合理的重建矩阵,通过ROMP算法重建出完整的方位向点目标位置信息;通过子测绘带图像拼接,即可获得高分辨率宽测绘带地面图像。仿真结果表明了所提出方法的有效性。      

利用频谱合成实现分布式卫星SAR高距离分辨力成像

在正侧视模式下,以不同视角对同一地域进行观测可获得多组回波数据,通过对多组回波数据的综合处理可提高SAR的距离向分辨力。该文研究了由收发分置平台以不同视角、不同观测模式(正侧视和斜视)对同一地域进行观测获取的多组回波数据,指出由于雷达天线波束中心与卫星垂直轨道面夹角的不同,导致回波信号所处频段的不同;通过对不同频段回波信号的频谱合成可提高距离向分辨力。此外,该文还讨论了分布式卫星SAR 系统的一些参数对频谱合成的影响。