分布式小卫星SAR原始数据模拟研究

针对分布式小卫星SAR(合成孔径雷达)系统,提出了一种原始数据仿真的方法;重点讨论了各种参数的计算以及距离徙动的引入方法,并对此方法进行了仿真,分析了结果。     

星载聚束式SAR回波信号快速仿真研究

基于Chialinwu提出的SAR的回波信号模型㈨，提出了一种星载聚束式SAR回波的快速仿真方法。该方法应用FFT快速产生dechirp处理前的雷达回波信号，再进行dechirp处理，并通过距离谱滤波，以避免成像处理时出现距离谱混迭现象，然后进行欠采样，产生聚束式SAR回波信号。与常规的直接仿真方法相比，该方法计算量很小且点目标数量对计算量影响很小，适用于高分辨率星载聚束式多点目标或面目标回波信号的仿真。最后，通过计算机仿真，给出了成像处理结果，并验证了该仿真方法的有效性。     

星载聚束式SAR回波信号快速仿真研究

基于Chialin Wu提出的SAR的回波信号模型[4],提出了一种星载聚束式SAR回波的快速仿真方法.该方法应用FFT快速产生dechirp处理前的雷达回波信号,再进行dechirp处理,并通过距离谱滤波,以避免成像处理时出现距离谱混迭现象,然后进行欠采样,产生聚束式SAR回波信号.与常规的直接仿真方法相比,该方法计算量很小且点目标数量对计算量影响很小,适用于高分辨率星载聚束式多点目标或面目标回波信号的仿真.最后,通过计算机仿真,给出了成像处理结果,并验证了该仿真方法的有效性.     

小SAR卫星偏航导引控制

为消除近极低轨道小星载合成孔径雷达(SAR)参数偏移，基于姿态控制动力学模型，研究了偏航导引控制对滚动和俯仰通道动力学耦合的影响。理论分析和仿真试验的结果表明，其影响小于卫星所受的环境干扰力矩。在控制系统设计时，可视为干扰力矩进行处理。     

基于"斑马图"复用技术的分布式卫星SAR波位设计方法研究

重点研究分布式卫星合成孔径雷达系统的波位覆盖设计问题。推导了精确的星间几何关系模型，针对主星发射-辅星接收的简化模型，提出了一种基于“斑马图”复用技术的设计方法：根据分布式卫星空间几何模型，将辅星雷达回避直达波及星下点回波的限制条件，在主星雷达“斑马图”（即脉冲重复频率与覆盖关系约束图）上示出，即主、辅星复用波位设计“斑马图”；在合成斑马图上选择主星雷达的波位，则可以同时满足主、辅星雷达的限制条件。该方法可以很好地解决分布式卫星合成孔径雷达对地协同探测过程中面临的获取有效测绘带回波的问题。通过计算机仿真，给出波位设计结果，验证了本文方法的有效性。     

分布式小卫星雷达空时频成像方法研究

分布式小卫星雷达的天线面积小,一般小于2m2.根据最小天线面积公式,此时距离多普勒将模糊.分布式小卫星雷达固有的距离多普勒模糊特性,给它带来了不同于常规合成孔径雷达(SAR)成像的新问题.常规的SAR成像实际是基于距离快时间匹配滤波、方位慢时间多普勒处理的时频成像原理.分布式小卫星成像需利用多颗小卫星的空域信息,解距离多普勒模糊后,方可获得较好的成像结果,因此其成像是一个需利用空域信息的空时频成像问题.提出一种空时频成像方法,它是采用低重复频率,使观察距离不模糊,但多普勒模糊情况下,利用分布式小卫星雷达丰富的空域资源,对各多普勒通道分别作空域滤波处理,消除多普勒模糊后,进行成像处理.另外,本文对此分布式小卫星雷达空时频成像方法进行了理论推导、性能分析和仿真检验.     

扩展场景的SAR回波信号快速仿真算法

将SAR原始回波信号仿真的时域和频域生成算法进行对比,讨论这两种原始信号仿真生成算法所获得原 始数据的不同应用领域和研究方向。提出一种基于光学照片图像情况下,小平面单元后向散射系数的计算方法。将光 学照片应用于SAR回波信号的仿真,验证了频域生成算法的可行性。并利用RD算法对仿真数据进行成像,得到了这些 数据的SAR图像,验证了这种仿真方法在验证成像算法方面的有效性,该法能为SAR图像的后处理提供丰富的图像数 据。     

分布式小卫星合成孔径雷达多基线干涉技术

研究分布式小卫星合成孔径雷达中的多基线干涉技术问题。现有的多基线干涉技术提高三维地形成像性 能的办法主要有两种——利用多幅单视复图像提高干涉图像质量和利用迭代法提高地形高度估计精度。讨论这两种技 术在分布式小卫星合成孔径雷达中的应用。指出分布式小卫星合成孔径雷达中多基线干涉之所以提高干涉图像质量主 要在于:①干涉相位具有更高的估计精度;②干涉相位具有更大的模糊基;③干涉图具有更大的极限平均视数。给出分 布式小卫星合成孔径雷达多基线干涉迭代法提高地形高度估计精度的数据处理流程。     

面向地震应用的SAR卫星及星座总体研究

根据我国地震灾害的特点,地震相关领域对SAR卫星的图像监测、科学数据采集条件和灾害应急等有着特殊的要求,反映在SAR卫星系统设计中,需要对图像指标、工作模式、重访周期、卫星编队或组网等方面进行特殊设计。文章从单颗卫星系统、卫星编队系统及卫星星座系统三个方面进行了地震应用的SAR卫星总体研究。     

小卫星动量轮非线性特性建模与仿真方法

动量轮是三轴稳定卫星姿态控制的关键执行部件。由于小卫星本身的转动惯量较小，微弱的干扰力矩有可能导致整个卫星控制系统性能下降。因此，建立一个基于动量轮实际物理特性的理论仿真模型对小卫星姿态控制系统设计至关重要。本文提出了一种多输入多输出非线性建模方法，并给出了基于SIMULINK的动量轮物理特性仿真模型。该模型可以同时输出动量轮所有特征参数的实时值。最后，通过开环和闭环控制数值仿真，对模型进行了验证。数值实验结果与实际物理部件的测试结果一致。本方法可以为小卫星姿控系统的仿真提供一个有效的、精确的、可以直接应用的部件级模型。     

合成孔径雷达实时成像回波数据的生成方法

在分析合成孔径雷达成像原理的基础上 ,建立了雷达回波信号模型 ,提出了一种生成回波数据的方法。并利用这种回波数据 ,在奔腾 PC机上实现了机载合成孔径雷达的实时成像软件仿真。该实时成像方法可用于考核合成孔径雷达 ( SAR)实时处理器连续动态成像的性能、如 :实时性图像拼接 ,载机运动补偿等。     

基于真实场景的SAR回波模拟方法研究

SAR原始回波模拟在系统设计及成像算法验证等方面具有重要的理论及工程实践意义。文中在分析并建立合成孔径雷达回波信号数学模型的基础上,研究一种基于真实场景的SAR回波模拟方法。该方法利用SAR真实场景图像的灰度信息近似求得场景后向散射系数,根据雷达脉冲工作流程生成回波数据,具有实现简单、计算量小、回波模拟结果精确等优点。通过点目标、面目标和真实场景回波的仿真实验,从回波数据的统计特性以及图像级角度验证了其可行性。     

合成孔径雷达卫星构型设计

合成孔径雷(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)卫星的构型与其它卫星相比具有一定的特殊性,主要体现在大面积的相控平面SAR天线在工作时需侧视(长度方向沿飞行方向)和SAR天线与太阳电池阵之间的相容性.通过分析SAR卫星构型的特点,根据卫星构型设计的原则,结合SAR卫星的构型实例,给出SAR卫星构型设计的基本思路和方法.     

误码率对星载合成孔径雷达图像质量影响的数字仿真研究

定量分析了星载合成孔径雷达 (SAR)原始回波信号的量化噪声、饱和噪声以及误码噪声对面目标信噪比的影响 ;建立了星载 SAR数字仿真系统 ,对不同误码率条件下的点目标阵场景的星载 SAR原始回波信号进行数字仿真 ,采用 Chirp Scaling算法进行成像处理 ,并对成像结果进行图像质量评估 ,研究了误码噪声对点目标 (尤其是弱信号目标 )性能影响的规律。     

星载SAR的信号模型与性能分析

阐述星载合成孔径雷达（ＳＡＲ）信号的数学模型，涉及点目标和扩展目标的回波响应函数的一维和二维表示，以及目标场的重构问题。进一步分析了回波信号的多普勒特性，给出了严格的和近似的表示式。对星载ＳＡＲ系统的性能，主要是对分辨率和覆盖特性进行了定量分析，给出了具有速度比值修正的计算公式，对模糊性问题也有所涉及。     

高分辨率星载SAR总体参数分析

本文详细分析了高分辨率星载ＳＡＲ的方位分辨率、距离徒动效应以及影响脉冲重复频率选择的因素。同时论述了分辨率、测绘带宽，模糊度、脉冲重复频率之间的相互制约关系。并给出了计算机仿真结果。     

卫星扰动对星载SAR成像质量的影响

星载合成孔径雷达快视成像质量与卫星的运动姿态密不可分，卫星扰动主要体现在对多普勒参数的影响上，而快视成像一般利用卫星星历来估计多普勒参数。通过详细分析，找出了卫星扰动对多普勒参数的内在联系，给出了详细的数学公式并结合实际数据进行了计算机模拟，给出了平台的控制精度范围，为星载ＳＡＲ系统设计提供理论依据。     

一种基于COTS的SAR分布式目标模拟方法

针对目前合成孔径雷达(SAR)目标模拟器通常只能模拟点目标,且通用化程度和实时性较低的问题,提出了一种基于商用现成品或技术(COTS)的SAR分布式目标模拟方法。利用NI PXI平台构建了一个基于电磁仿真的SAR分布式目标模拟器,由电磁仿真软件模拟获取目标散射特性,并通过高速网口输入硬件设备进行采样及卷积操作得到仿真SAR回波数字信号,经数模转换模块完成对SAR数字信号的调制并输出模拟回波,可以直接用于SAR系统的数据验证。模拟器采用数字式一体化硬件设备,由NI PXIe-5646R和PXIe-5840进行信号的接收和发送,PXIe-7902作为系统核心进行高速实时数据运算。系统以现场可编程门阵列(FPGA)为核心,通过LabVIEW RT (Real Time)和FPGA模块直接进行访问,能实时、高速地采集和处理数据。经过测试,该目标模拟器可以生成分布式目标的射频回波信号,环路验证结果证明了本文提出方法的有效性。另外,本文提出的方法适用于多种雷达信号的模拟,通过设置不同的信号体制或接收外部信号输入,可以实现灵活的SAR目标模拟。     

曲线合成孔径雷达最佳孔径研究

基于曲线合成孔径雷达原理与空间几何关系，讨论了曲线合成孔径雷达信号模型与成像方法，推导出目标的一维信号模型、二维信号模型，并将其扩展到了三维信号模型。考虑到不同的曲线孔径形状将对方位分辨率和高度分辨率有不同影响，详细研究了各种不同形状的曲线孔径，分析和对比了各种形状的孔径，给出了各自的优缺点和适用条件。结论是上下、左右对称的孔径形状较不对称的效果更优，L型孔径将导致很高的旁瓣。仿真实验可以对真实飞行航迹起指导作用。