星载雷达杂波多普勒特性分析

针对星载雷达杂波的多普勒特性,提出了在某一距离处的多普勒模糊次数的数学模型,并从三维角度对多普勒频率进行了理论分析与仿真.在杂波角度-多普勒频率二维数学模型的基础上对多普勒模糊情况进行了具体分析,并理论分析了角度、距离等多个因素对多普勒频率的影响,最后综合考虑了地球自转及平台运动带来的两种偏航误差并推导了相应的数学模型.基于提出的模型进行了仿真实验,得到在一定多普勒模糊次数的前提下信号工作频率、脉冲重复频率的上下限,仿真结果表明:杂波多普勒随距离及角度的变化而改变,赤道轨道下地球自转带来的影响较小.     

适用GEO SAR的改进ωk算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达（GEO SAR）"停走"假设失效,回波信号距离和方位二维空变性严重问题,本文引入考虑"停走"假设误差的回波信号模型,提出了一种适用于GEO SAR的改进ωk算法,该算法分别在距离维和方位维采用新的频率轴映射和非均匀快速傅里叶变换（NUFFT）去除了距离向和方位向信号的耦合,实现了适应距离和方位二维空变的方位向压缩.仿真实验验证了所提算法的有效性.      

天基雷达地面回波的多普勒频率特性

研究地球自转对天基雷达地面回波的多普勒频率的影响,通过分析卫星雷达与地面回波点的相对速度,推导了天基雷达地面回波的多普勒频率计算公式. 由公式可知,当卫星雷达轨道高度一定时,地球自转对地面回波多普勒频率的影响只与卫星的轨道倾角和星下点纬度有关,其偏航幅度接近于1,最大偏航角约为4°,与地面反射点的位置无关.     

基于修正斜距模型的GEO SAR远地点的CS成像算法

针对地球同步轨道SAR（GEO SAR）卫星的轨道曲率大,若使用传统直线斜距模型,将不能正确地描述卫星处于远地点时场景目标的“近远近”斜距历程,建立了一种曲率为负的修正斜距模型. 该模型能够准确地描述远地点目标的斜距历程;基于该修正的斜距模型精确地推导了GEO SAR远地点回波信号的二维频谱表达式,并给出了一种适用于GEO SAR远地点成像的修正CS成像算法;在方位向成像处理时补偿随距离线性变化速度引起的空变相位,实现GEO SAR较宽的成像幅宽的聚焦处理. 并通过场景尺寸为100 km×100 km点阵的GEO SAR成像处理,验证了该基于修正斜距模型的CS成像算法的有效性.      

MEO星弹双基SAR多普勒特性及分辨率分析

中地球轨道SAR具有波束范围覆盖广、重访时间短等特点，将其作为发射平台，弹载SAR作为接收平台，可以大范围面、高机动性地对重点区域高精度成像。根据空间系统模型建立MEO星弹双基SAR等效模型，对收发平台斜距模型进行描述，将其等效为多项式模型，并分析了孔径时间内的斜距误差，验证模型有效性；根据平台特性重新分析多普勒特性，得到多普勒中心频率和多普勒调频率的二维空变特性；运用梯度法计算距离分辨率、方位分辨率，并分析其随成像区域的变化情况。仿真实验表明，成像区域内的分辨率受俯冲速度的影响是不均匀的，应改变斜视角或改变双基构型，使关注的目标处在受速度影响较小的区域。     

基于惯导及原始数据的多普勒参数估计

为了解决平台存在高速俯冲运动时合成孔径雷达(SAR)的杂波锁定问题,提出一种基于惯导及原始数据的改进多普勒中心估计方法.该方法通过高精度惯导提供的姿态及速度信息来估计出多普勒模糊数,并结合原始回波数据对多普勒中心频率的小数部分进行精确估计,在两者的共同作用下可以估计出高速俯冲运动下SAR的多普勒中心频率偏移.仿真结果表明,在惯导数据存在一定误差时,该方法估计得到的多普勒中心频率精度优于直接用惯导数据的估计结果,计算量优于仅依据原始回波数据的估计方法.     

星机双基地SAR 的目标二维频谱计算

卫星和飞机配合的双基地SAR具有广阔的应用前景,要实现这种双基地SAR的频域成像关键要得到准确的目标二维频谱.文中分析指出,采用驻定相位点展开法得到的目标二维频谱的精度与收发平台的速度及收发雷达的斜视角度有关,由于星机双基地SAR的收发平台速度差异很大,斜视角度也可能较大,因而采用该方法得到的目标二维频谱的误差较大.接着,利用驻定相位原理并结合双基地SAR的几何关系,提出了两种计算星机双基地SAR目标二维频谱的方法,一种基于解析式计算,该方法的运算量小,精度较高;另一种基于数值方法计算,该方法的运算量稍大,但完全精确.这两种方法的精度均不受收发平台速度及收发雷达斜视角度的影响,因而适合星机双基地SAR成像.最后,通过对仿真数据的频域成像验证了所提方法的有效性.     

利用现代谱估计技术估计SAR多普勒中心频率

多普勒中心频率是合成孔径雷达（SAR）成像过程中的重要参数之一.根据SAR信号的特点和估计多普勒中心频率这个信号处理任务,将两种现代谱估计技术AR模型法和TLS-ESPRIT法用于SAR实测数据多普勒中心频率的估计.结果表明,AR模型法与经典方法相关函数法等价,并与TLS-ESPRIT法的估计结果相近,成功用于实测数据成像表明该思路有效.     

北斗GEO卫星广播星历的直接拟合算法研究

针对因北斗地球静止轨道(GEO)卫星的小倾角特性,经典全球卫星定位系统(GPS)广播星历拟合算法不能直接应用于北斗GEO卫星这一问题,提出了一种基于无奇点变换的北斗GEO卫星广播星历直接拟合算法.该算法采用一组无奇点轨道根数代替经典轨道根数,解决了由GEO轨道的小倾角特性引起的经典广播星历拟合过程中法化矩阵奇异的问题;同时,避免了接收机GEO广播星历参数用户算法中坐标旋转的过程,减少了GEO用户算法的计算步骤.经仿真验证:该算法可很好地适用于北斗GEO卫星广播星历拟合,且拟合精度高,完全满足接收机导航定位的精度.但对于圆地球轨道(MEO)和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星,该算法实用性较差,仍须进一步研究和改进.     

基于高/低轨监视平台的GEO卫星定轨精度比较

针对传统地基监视系统对地球同步轨道(GEO)卫星静地测量模式不利于获取其态势信息,而空间目标监视平台利用其快速轨道运动、增强观测几何强度和GEO卫星动力学模型的约束作用,有利于对GEO卫星环带的跟踪、监视和编目处理这一问题,分析了高、低轨平台与其观测模式,采用了数值微分法计算变分方程系数阵的定轨算法,统计了光学观测误差对定轨结果的影响.仿真计算表明,高、低轨平台对GEO卫星的定轨精度均在公里级,低轨平台对GEO卫星的定轨精度好于高轨监视平台,观测系统误差是定轨误差的主要来源.     

电离层闪烁对GEO SAR成像的影响分析

研究电离层闪烁效应对GEO SAR成像的影响. 针对GEO SAR系统的特点,首先通过GEO SAR系统参数的仿真,分析电离层对于GEO SAR影响的特殊性,而后通过多相屏理论,仿真分析电离层闪烁产生的随机起伏现象对GEO SAR系统图像质量的影响,最后结合Monte Carlo仿真,给出了不同电离层起伏条件下GEO SAR直接合成孔径处理的最优积累时间. 分析结果表明:相同GEO SAR系统参数下,电离层闪烁起伏越大,合成时间越长,成像质量结果越差,甚至会出现无法聚焦的情况.      

卫星移动通信多普勒频移补偿研究

针对卫星通信系统中,多普勒频移过大对通信过程造成严重影响的问题。在传统多普勒频移补偿思想的基础上,通过分析信号传输过程中影响多普勒频移估计值的因素。提出了一种改进的多普勒频移补偿方案。该方案通过使用最大似然估计法对用户链路上的收发信号进行多普勒频移估计。并使用该方案对Iridium系统,GEO（geostationary earth orbit）系统的反向通信链路上的多普勒频移进行计算,得出频率补偿误差。仿真结果表明,当统计点数N=3500,信噪比SNR=8 dB时,经改进后,频率补偿方案在Iridium系统与GEO系统中的频率估计误差与传统频率补偿方案中的频率估计误差相比较,分别降低了50%与42%。因此,改进后的频率补偿方案与传统频率补偿方案相比,多普勒频率估计精度更高,更有利于卫星信号的精确跟踪和解调。     

车身侧偏角实用算法仿真

研究了车辆稳定性控制系统中车身侧偏角的算法,建立了15自由度整车模型,其中包括车身的6个自由度,4个车轮的旋转和垂直运动自由度以及前轮转动自由度.根据方向盘转角、整车侧向加速度、横摆角速度及其变化率求得前、后轴侧向力进而求得前、后轴中心处侧偏角;根据横摆角速度、前、后轴中心处侧偏角求取整车的车身侧偏角.仿真结果表明,该算法能够在不同附着路面上,在较大车身侧偏角范围内准确求得整车车身侧偏角.     

星载SAR方位向频率与多普勒频率的差异及其对成像分辨率的影响

为研究一种典型双基地结构SAR的精细成像算法.通过精确的方位频率表达式,详细比较了多普勒频率与方位频率的区别和联系.以往在合成孔径成像处理中通常以成像单元的多普勒频率代替方位频率,对实际精细成像的方位分辨率影响不大,误差一般都在4%以内;但是,在大的斜视角、大的发射信号调频率、波长较长等参数条件下如果忽略2种频率的差异有可能引起高达10%甚至27%以上的方位分辨率误差.只有针对不同参数的SAR系统和不同的成像精度要求,才能确定是否可以用多普勒频率代替方位频率.仿真结果验证了本文方法的有效性.     

SAR成像系统中多普勒中心频率fD和模糊数m的估计

介绍了合成孔径雷达成像中的多普勒效应．重点阐述了多普勒中心频率fD的3种估计方法,并通过编程予以实现．对方位模糊数m产生的原因进行了概述,分析并实现了方位模糊数m的图像估计法．最后将估计出的fD和m用于成像,均获得了较好的实验结果．     

SAR成像系统中的多视处理及多普勒调频斜率的估计

对SAR图象中纹斑噪声的统计特性进行了详细的数学推导,同时对消除纹斑噪声的成像辅助技术——多视处理进行了深入研究,并利用基于多视处理的子孔径相关算法,对SAR系统的多普勒调频斜率fR进行了估计,将其用于成像,其精度和效果都令人满意．