机载双站合成孔径雷达模糊函数分析

针对机载双站合成孔径雷达的几何构型,推导了任意构型双站SAR模糊函数的表达式。根据该表达式,对单站、平行双站和任意构型双站SAR系统的模糊函数进行了仿真分析。仿真结果表明：单站SAR的模糊函数仅由发射信号的带宽和天线尺寸决定,双站SAR的模糊函数受到其几何构型、接收机、发射机各自速度的影响,而且还和目标点的位置有关。仿真结果验证了该函数的正确性,为双站SAR的构型设计提供了依据。     

主星带伴随微小卫星编队SAR系统的模糊性分析

针对主星带伴随微小卫星编队SAR系统的模糊性问题,利用主星带伴随微小卫星编队SAR系统的空间几何关系,提出了一种该系统模糊度的工程计算方法。首先建立了主星与微小卫星构成的双站合成孔径雷达系统模型,然后结合微小卫星天线孔径小的特点,建立了距离模糊度和方位模糊度的计算表达式。仿真结果发现,主星到伴随微小卫星的距离对距离模糊度的影响较大,而对方位模糊度的影响较小,方位模糊度受微小卫星天线孔径大小的影响较大。     

机载双基地SAR的扩展SIM算法

提出了适用于平移不变模式斜视双基地SAR的扩展SIM(squint imaging mode)算法.首先利用方位多普勒频率去斜,解决了斜视双基地SAR的能量模糊问题,然后推导得到方位去斜后信号的二维频谱数学表达式,并在此基础上构造了新的匹配滤波函数.最后通过计算机仿真验证了扩展SIM方法的有效性,对成像质量的改进效果进行了分析.     

智能卵石攻击高轨道卫星能力的分析

本文给出了评估智能卵石(Brilliant pebble)做为反卫星武器的能力的数学公式。对智能卵石攻击同步轨道卫星的想法进行了计算和分析。本文的计算说明了智能卵石也是具有攻击高轨道卫星能力的反卫星武器。     

圆轨迹环视SAR成像处理

圆轨迹环视合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）是一种能够实现广域观测的新模式合成孔径雷达,由于它特殊的运动轨迹,直线SAR的成像算法不能直接应用于圆轨迹环视SAR数据处理。然而,对于圆轨迹环视SAR系统而言,其响应函数具有“沿角度维平移不变”的特性。因此可以利用这一特性,借鉴条带SAR成像算法的思想,在频域研究圆轨迹环视SAR数据的成像方法。推导了圆轨迹环视SAR回波信号的精确二维频谱表达式,并在距离多普勒域给出了一种圆轨迹环视SAR成像方法。仿真实验验证了算法的有效性。     

卫星DSSS通信系统杂乱脉冲干扰抑制技术研究

针对杂乱脉冲干扰卫星直序扩频(direct sequence spread spectrum, DSSS)通信系统的问题，首先提出了一种改进自回归(autoregressive, AR)二阶重极点干扰模型。并基于该模型提出了利用有限脉冲响应（finite impluse reponse, FIR)双边抽头维纳插值滤波器抑制杂乱脉冲干扰的方法，推导了改进AR二阶重极点干扰模型自相关函数表达式。分析并仿真了在该模型下卫星DSSS通信系统抑制杂乱脉冲干扰时同步互相关峰值的改善。仿真结果表明,基于该模型的FIR线性插值维纳滤波器能有效地抑制杂乱脉冲对卫星DSSS通信系统的干扰。与传统AR模型相比，该模型在多载频和实极点两个方面有更好的工程应用价值。     

基于HLA的卫星轨道机动仿真研究

针对STK(Satellite Tool Kit)在联合作战仿真中实时互操作能力的不足,提出了一种灵活的基于HLA(High Level Architecture)的卫星轨道机动仿真系统设计方法。建立了圆轨道之间平面内霍曼转移、平面外单脉冲和双脉冲轨道转移三种轨道机动模型,设计了多视图可视化表现子系统和仿真对象模型(Simulation Object Model,SOM)。与STK的仿真结果对比表明了该方法的可行性和模型的有效性。     

基于模糊变权原理的卫星健康评估方法

针对航天器健康管理领域中在轨卫星的健康评估问题,提出了基于模糊变权原理的健康状态评估方法,用健康度定量表示健康状态,并以卫星姿态控制系统为例进行了分析。在部件级水平上,采用了基于模糊无量纲化函数和稳定更新过程的健康度计算方法。从部件级到系统级,利用改进的层次分析法(analytic hierarchy process, AHP),结合变权综合原理,建立了姿态控制系统的健康状态层次分析模型,并给出评估计算过程。最后,通过故障仿真的手段进行验证,结果表明该套分析与评估方法对卫星健康管理具有实用价值。     

基于模糊综合评判的车辆目标SAR仿真图像评估方法

为了验证理论建模计算合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)仿真图像的准确性,给出基于层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)、模糊综合评判(fuzzy comprehensive evaluation,FCE)、图像特征与Fisher可分性及目标识别等知识综合的车辆目标SAR仿真图像评估方法。首先确定五级评语集{优秀,良好,中等,较差,很差},然后根据AHP构建评估因素集,分别利用Fisher可分性判据和目标识别率确定二级FCE的两层权重向量,再依据图像相似度评价标准区间构建模糊隶属函数,最后将权重向量和模糊关系矩阵合成计算出仿真和实测图像的FCE结果,即模糊向量,对模糊向量按照最大隶属原则给出评价结果。通过对车辆目标的仿真与实测SAR图像进行比对分析结果显示,该方法可以准确客观地反映出SAR仿真与实测图像之间的相似程度。     

运动目标双基地ISAR成像建模与仿真

运动目标的双基地逆合成孔径雷达(ISAR:Inverse synthetic aperture radar)成像技术对复杂电磁环境下的目标探测与识别具有重要的意义.研究了利用电磁计算和暗室测量数据对运动目标双基地ISAR成像系统的建模与仿真方法,并对其成像方法和分辨能力进行了详细分析.仿真场景下的实验结果验证了该方法的有效性.     

基于复近似信息传递的多通道SAR成像方法

偏置相位中心天线(displaced phase center antenna, DPCA)技术作为一种实现高分辨率、宽测绘带宽的有效技术手段,被广泛应用于高性能合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统研制中。为了实现最佳的成像效果,DPCA雷达成像系统需要满足方位向均匀采样条件,否则会导致方位向等效相位中心的周期性非均匀分布,进而使用经典匹配滤波成像方法会产生严重的方位模糊。根据稀疏信号处理理论,本文提出了一种基于复近似信息传递(complex approximate message passing, CAMP)算法的多通道非均匀采样DPCA成像方法,可以有效地解决多通道SAR因非均匀采样所产生的方位模糊以及杂波干扰问题,实现对观测区域的高精度重建。仿真和实际数据实验验证了该方法的有效性。     

频率源误差对地球同步轨道SAR成像性能影响分析

频率源相位误差作为合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统的一种时间去相干因素,对不同SAR系统的成像性能影响不同。对于低轨单基SAR系统,频率源相位误差通常可以忽略。而地球同步轨道(geosynchronous earth orbit, GEO)SAR系统具有更长的脉冲时延和合成孔径时间,此时频率源相位误差对成像性能的影响将不能被忽略。本文分析了频率源相位误差对GEO SAR系统成像性能的影响,并据此给出了GEO SAR系统对频率源相位特性的要求。     

高精度景象匹配下的高速SAR平台定位和测速

针对目前惯导精度较低,不能精确地对高速SAR平台进行定位的问题,提出了一种基于数字地图高精度配准后再对高速SAR平台进行定位的方法。该方法通过得到SAR图像中所匹配点目标的位置信息来确定高速SAR平台的瞬时位置,将提高高速SAR平台的定位精度,其定位精度可在2~3 m之内。同时,还利用回波数据的多普勒信息对高速SAR平台瞬时测速的可行性进行了分析。最后,通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

地球同步轨道SAR两维奇异值分解成像方法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar, GEO-SAR)长合成时间和大观测场景严重的二维空变将影响二维聚焦深度的问题,该文提出了一种GEO-SAR两维奇异值分解成像方法。该方法首先对距离空变信号进行奇异值分解得到距离多普勒的耦合特性,通过距离频率插值和重采样完成距离空变校正;接着,对方位空变信号进行奇异值分解将方位空变与多普勒分离,通过级联的两步奇异值分解和方位非线性变标操作完成方位空变校正,实现整个场景的聚焦。最后,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于改进NCS算法的弹载FMCW SAR大斜视成像方法

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在精确制导领域具有较大的应用潜力。推导分析了弹载FMCW SAR大斜视回波信号波数域表达式,在成像预处理中,通过引入全时间距离走动校正函数,有效避免了由导弹高速运动及大斜视角观测引起的二次相位误差的产生;在方位向处理中,给出了一种改进的非线性调频变标算法(nonlinear chirp scaling,NCS),补偿了方位空变相位误差,实现了方位向的高精度成像。最后仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性。     

调频连续波弹载SAR成像方法

调频连续波(frequency-modulated continuous-wave, FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)具有体积小、重量轻、峰值功率低等优点,因此FMCW-SAR在精确制导领域具有较大的应用潜力。针对俯冲下降阶段的弹载SAR成像,建立了FMCW-SAR回波信号模型;通过分析可知,与常规机载FMCW-SAR不同,弹载条件下雷达平台相对较高的运动速度给差频输出信号引入特有的剩余二次相位,影响距离向的聚焦;针对该问题,提出了一种子孔径成像处理方法,通过在二维频域构造相应的剩余二次相位补偿函数,较好地改善了距离向的聚焦质量和成像效果。成像处理不涉及插值,所有操作均由快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)和相位点乘构成,运算效率较高。最后的点目标成像仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于幂次变换的SAR图像Otsu分割法

通过分析合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)目标切片图像的散射特性,提出一种适用于SAR目标识别的目标切片图像分割算法。算法首先对SAR图像做相干斑滤波,通过邻域平滑处理,提高背景区域和目标区域像素幅值一致性。然后自适应地选取变换幂次,对滤波后的SAR图像做幂次变换,以进一步增强目标区域像素幅值一致性。最后直接利用一维Otsu法对变换后的图像进行分割处理。实验表明,该算法对不同散射特性的目标切片图像都能够实现较为准确的分割,且计算复杂度小,利于工程应用。     

地形起伏地区雷达导航图几何校正方法

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)应用于导航系统可以提高导航精度,然而地形起伏地区SAR图像固有的几何畸变使得导航误差增大。鉴于在地形起伏地区难以获得高精度的地面控制点,提出了一种适合于地形起伏地区SAR导航图的三步几何校正法。首先,利用数字高程模型（digital elevation model, DEM）在斜距平面内校正地形引起的距离位置误差。然后,在地距平面内校正斜地比例误差。最后,根据航向角将实时图由载体坐标系变换到导航坐标系。对算法进行了详细的描述,并分析了算法的复杂度和精度,最后根据实测DEM数据做了仿真实验,验证了算法的有效性和精确性。     

基于迭代阈值分割的星载SAR洪水区域快速提取

基于星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)的洪水区域提取可对洪灾信息进行高效提取。然而, 传统提取方法往往时间复杂度较高, 严重影响了洪灾区域获取的时效性。基于改进迭代阈值分割原理, 本文提出了一种星载SAR图像洪水区域快速提取方法。首先, 对预处理后的SAR图像进行高斯拟合再抽样, 抑制SAR图像直方图异常点的影响。其次, 利用迭代阈值算法进行水体提取, 并基于形态学滤波对噪声进行抑制。最后, 对已识别的水体区域开展变化检测, 实现洪灾区域的提取。基于2020年7月鄱阳湖流域特大洪灾前后的哨兵-1 SAR图像, 本文开展了洪水区域提取对比试验。试验结果表明, 该方法可在保证洪水区域提取精度的同时, 显著提升处理效率。     

基于GPU的SAR回波仿真高效实现方法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)分布式场景回波仿真计算量巨大的问题,提出了一种结合改进的同心圆算法与图形处理器(graphics processing unit, GPU)技术的高效SAR回波仿真方法。首先,针对常规同心圆算法精度较低造成的图像信噪比低的问题,提出了一种改进的同心圆算法。其次,为了充分发挥GPU处理核之间的并行优势,对该算法的GPU并行处理进行了深度优化,进一步提升了仿真速度。具体方法是,根据并行度的高低设计核函数,确定了先采用“线程外推”实现部分目标回波的同心圆累加,再用“归约相加”实现所有目标回波的累加。最后,与常规GPU方法进行了实验对比,验证了所提方法的精确性和高效性。