分布式卫星干涉SAR测速误差分析

在应用分布式卫星干涉SAR进行地面运动目标检测(GMTI)时,由于卫星群的绕飞运动,各小卫星的航迹不完全平行,速度矢量存在差异,导致沿航迹干涉基线长度随时间不断变化,从而影响干涉相位图,带来测速误差和目标定位误差。针对此问题,该文分析了分布式卫星群的实际轨道情况,建立了由基线长度变化导致的测速误差模型,提出了两种可有效消除此误差从而提高测速精度的信号处理方法。最后进行了计算机仿真实验,实验结论证实了文中所提出方法的有效性与准确性。     

分布式卫星InSAR系统基线转换精度分析

在研究分布式卫星干涉合成孔径雷达(InSAR)系统空间几何关系模型的基础上,区分出测量基线、修正基线和干涉基线,提出了从测量基线到修正基线的转换方法,并且分析了分布式卫星InSAR系统测量基线到修正基线转换的主要误差源全球定位系统(GPS)测量误差与部位修正误差.通过计算机仿真分析,得出了GPS双频测量误差占主导,部位修正误差对基线测量精度影响也不可忽略的结论.该结论对分布式卫星InSAR系统的设计与优化具有重要的指导意义.     

分布式卫星混合基线SAR-ATI相位校正方法

本文提出了一种分布式卫星混合基线SAR-ATI相位校正方法.分布式卫星在SAR-ATI工作模式下,由于编队构型、任务需求、地球自转、轨道摄动和卫星姿态变化等诸多因素的影响,卫星之间存在沿航向和切航向的混合基线.卫星间的切航向基线加剧了基线去相关引起的相位随机噪声,使得ATI相位中运动目标相位和地面高程相位混合在一起,造成了大量的虚警,导致动目标检测失败.本文提出了一种新的SAR-ATI混合相位校正方法,较好地抑制了切轨迹干涉相位,改善了SAR-ATI的检测性能.本文基于分布式卫星SAR仿真系统进行了仿真实验,实验结果证明了该方法的良好性能.     

分布式卫星SAR沿航迹干涉编队构型优化

沿航迹干涉(ATI)SAR可用来测量地面运动目标的径向速度,分布式卫星系统能改善ATI测速精度并增加系统可检测速度范围。合理地设计小卫星间的空间编队构型是保证分布式卫星系统性能的关键。该文给出一种综合评价分布式卫星SAR系统测速精度的模型,该模型可用来对满足绕飞轨道的分布式卫星群的构型进行优化设计。采用随机搜索算法进行了仿真试验,试验结果验证了本文方法的有效性。     

利用多基线数据融合提高分布式卫星InSAR系统的干涉相位精度

分布式卫星干涉合成孔径雷达(InSAR)系统可以通过提供长基线来提高测高灵敏度,但长基线会给干涉相位展开带来困难。结合分布式卫星InSAR系统可以同时提供多个稳定基线的特点,该文提出利用多基线数据融合的方法来解决长基线给干涉相位展开带来的困难。文中采用了有效的数据融合方法最大似然估计(ML)法,对多基线分布式卫星InSAR系统的干涉相位进行了估计。模拟结果表明,经过多基线数据融合的干涉相位展开精度要远远大于长基线干涉相位的直接展开精度。     

一种主星带小卫星分布式SAR系统的多基线干涉测高方法

针对主星带小卫星分布式SAR系统进行多基线干涉测高的优越性,本文提出了一种多基线干涉测高方法。先从干涉测高原理入手,分析特征量ψ对于绝对测高精度的影响;利用第三颗小卫星接收的回波得到另一个干涉相位,消除掉原来的特征量ψ,建立了多基线干涉测高原理,并推导了所有特征量对于绝对测高精度的误差传递;最后,仿真结果证明本方法是有效的。     

分布式小卫星SAR顺轨基线解耦合分析

地面动目标检测是分布式小卫星SAR研究的热点之一,但是分布式小卫星的空间构形导致混合基线的存在,使得地形变化和地面目标运动引起的相位难以区分以致从地面杂波中发现动目标非常困难。该文利用矢量法分析了基线耦合产生的原因,研究了一种能够实现顺轨基线解耦合的轨道构形,计算和仿真表明该文的方法能够有效地把影响动目标检测的垂直航迹基线引起的相位去除。     

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.     

分布式小卫星系统沿航迹干涉SAR测速去模糊方法

本文结合分布式小卫星系统的多基线结构阐述了沿航迹干涉SAR(Along-Track Interferometric SAR)测速的解模糊问题,提出利用多个卫星的干涉相位信息去除沿航迹干涉SAR的测速模糊。以往单颗卫星作SAR-GMTI时,用固定长度基线的双天线作动目标检测总会遇到速度模糊问题,而此问题在分布式系统中多基线组合情况下则迎刃而解。本文还分析了小卫星编队立体队形及地球自转等因素下的动目标测速去模糊。     

分布式阵列雷达基线位置和相位误差的卫星标校方法

在采用相位干涉测角的分布式阵列雷达系统中,系统阵面相位中心位置误差和相位误差对测角精度影响很大,且阵面相位中心位置与物理中心位置通常不一致,因此需要对其进行精细标准补偿。传统的雷达系统误差校正方法通常采用远场辐射源来对雷达进行校正,但是对于单元间距很大的分布式阵列空间目标监视雷达而言,要实现远场辐射校准往往很难。该文提出一种利用多弧段的精轨卫星精密星历对阵面相位中心位置误差引起的相位误差进行白化,然后搜索相位中心坐标和相位差使匹配方差最小的校正方法,无需使用特定仪器测量,且能很好地标定误差;计算机仿真以及实测数据验证了使用该文校正方法后,测角精度得到了显著提升。     

Improved calibration method for airborne ATI-SAR baseline

Airborne Along-Track Interferometric Synthetic Aperture Radar (ATI-SAR) baseline error is a main error resource affecting the precision of velocity measurement of moving objects and therefore should be calibrated externally. The Jet Propulsion Laboratory (JPL) has proposed a calibration scheme for tasks of PacRim98 and PacRim2000 based on several static objects on the ground. In this paper, the influence of phase center uncertainty on baseline determination by using PacRim method proposed by JPL is analyzed. According to the analysis, the phase center uncertainty can cause a constant part of error to the result of baseline calibration. In order to deal with this problem, an improved calibration method on the basis of sensitivity equations and some ground moving targets, whose velocities are already known, is proposed in this paper. The simulation results show that our proposed calibration method has improved the accuracy of baseline calibration and has obviously prohibited the effect of antennas?? phase center uncertainty.     

斜视情况下机载顺轨干涉SAR敏感度分析

顺轨干涉合成孔径雷达(ATI-SAR)具有检测慢速运动目标径向速度的能力,其测速精度受各干涉参数精度的影响。敏感度分析是衡量各干涉参数误差对径向速度误差影响程度的一种主要手段。目前关于ATI-SAR的研究主要针对正侧视情况进行,没有考虑斜视角存在的情况。鉴于此,该文首先推导了斜视情况下ATI-SAR测量目标径向速度的表达式,进而得到了斜视情况下目标径向速度关于各干涉参量的敏感度大小。通过机载参数仿真,得到了正侧视及斜视情况下不同测速精度要求对各干涉参数的误差要求,为实际机载系统的误差分析和定标需求提供了定量化参考。     

基于最小二乘估计和小波去噪的ATI-SAR自适应相位校正方法

ATI-SAR系统要求两个通道的相位特性准确匹配。该文分析了ATI-SAR系统相位误差的来源,建立了ATI-SAR系统相位误差的数学模型。提出了一种基于最小二乘估计和小波去噪的ATI-SAR自适应相位校正方法,给出了该相位校正方法的处理流程。计算机仿真证明在没有平台速度、偏航角等先验知识的情况下该方法仍可有效补偿ATI-SAR系统的相位误差,而且相位缠绕时,不需进行相位解缠。     

分布式SAR系统PRF误差对ATI测速的影响

分布式SAR采用收发平台分置的飞行方式,具有许多突出优点,但接收机和发射机的PRF会有误差。该文根据收发分置SAR系统原理,建立了收发分置SAR系统PRF误差对成像及干涉的影响模型,研究了PRF误差对ATI相位及测速的影响,并在此基础上提出了对PRF精度的要求。仿真验证了模型的有效性和要求的合理性。     

机载顺轨干涉合成孔径雷达定标中地面控制点的布设策略研究

机载顺轨干涉合成孔径雷达(ATI-SAR)估计运动目标径向速度的精度受干涉相位误差、基线分量误差等影响,因此为了得到较高的测速精度必须对ATI-SAR的系统参数进行定标处理。基于敏感度方程的定标方法是干涉SAR定标中的常用方法,但是其性能受敏感度矩阵条件数的影响,地面控制点(GCP)或角反射器的布设方式决定了敏感度矩阵的条件数大小。该文通过分析给出机载ATI-SAR系统定标中GCP的布设策略,包括静止GCP的布设方式及运动GCP的数量、布设位置、运动速度大小和方向的设置原则,并通过仿真手段对上述布设策略进行了验证。     

干涉SAR成像中地形高度估计及基线估计方法的研究

本文在地形高度估计及基线估计等方面作了一些研究,提出了一种ＳＡＲ成像地形高度估计方法和一种基线估计方法。本文首先讲述了如何将干涉相位差转换成地形高的方法。通过模拟实验分析了地球的曲面效应对星载ＳＡＲ地形高度估计的影响．利用该方法能提高高度估计精度并且不需考虑去除平地效应。本文还给出了一种利用地面定标点估计基线参数的方法,通过模拟实验表明,在一定条件下我们能得到比较满意的结果。     

双通道沿迹干涉SAR地面动目标检测

该文深入研究了双通道沿迹干涉(Along-Track Interferometry, ATI )SAR的机理,给出了运用该机理在静止目标去线性调频后的频域内进行动目标检测的方法。文中详细描述了该方法的检测过程,分析了杂波、噪声以及目标速度对检测性能的影响, 最后给出了计算机仿真结果。分析及仿真结果表明, 与同常规方法相比,该方法对可检测运动目标信杂比的要求降低,对于淹没在主瓣杂波谱内的动目标以及在主瓣杂波谱外的动目标能够同时检测;同时,在频域检测计算量下降。     

甚长基线干涉测量数字基带转换器子通道时延影响分析

为提高甚长基线干涉测量(VLBI)带宽综合处理精度,在接收系统各通道时延一致的情况下,对数字基带转换器(DBBC)子通道时延对带宽综合精度的影响进行了分析。通过理论推导,首次发现在单站群时延测量中,子通道时延会使不同子通道之间产生相位阶梯,引入带宽综合处理误差;在双站时延差测量中,当两个观测站相应子通道本振频率差不相同时,也会出现相位阶梯,降低带宽综合处理精度。针对不同数字基带转换器结构,讨论子通道时延的影响域,提出通过子通道时延补偿消除相位阶梯。仿真结果表明,子通道时延补偿可以有效消除相位阶梯,使带宽综合处理精度至少提高一个量级以上。