综合因素下的星载SAR模糊函数分析

综合考虑地球自转、地球曲率以及卫星轨道等因素,建立了星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）卫星绕地飞行模型,推导了星载SAR模糊函数的表达式。通过对模糊函数进行分析,表明模糊函数与地球自转、地球曲率及卫星轨道因素有关。为验证理论推导结果,对卫星位于不同赤纬(卫星与地心连线和赤道面的夹角)照射地面目标情况进行了仿真分析,仿真结果表明：对比传统模糊函数,地球自转和卫星观测位置会使星载SAR的模糊函数分辨单元轴有一定的偏转,而地球曲率和卫星圆轨道会影响星载SAR模糊函数所表示的分辨率,在合成孔径时间较长或卫星侧视角较大的情况下表现得更为明显。     

一种SAR的点目标回波生成方法

根据星载SAR的运动规律及成像机理，建立了地球椭球、卫星椭圆轨道、卫星三轴姿态抖动模型，给出点目标的模拟方法，得到点目标的模拟数据；采用改进的R-D算法对该数据进行了成像处理，得到了点目标的成像结果。     

星载合成孔径雷达实时快视成像系统

给出了一种基于多数字信号处理(DSP)并行处理技术的星载合成孔径雷达(SAR)快视成像系统设计,比较了多种星载SAR成像算法.针对某星载SAR参数提出了优化的实时算法流程,系统实现了对L波段星载SAR距离向1/4降分辨率和方位向四视实时成像处理.通过仿真和实测数据,分析和验证了系统成像结果.     

星载SAR遥感浅海水下地形的最佳海况模拟仿真

根据星载合成孔径雷达(SAR)浅海水下地形和水深成像机理,建立了浅海水下地形和水深雷达后向散射截面仿真模型,模拟了浅海水下地形的雷达后向散射截面,分析了流速、流向、风速和风向与SAR水下地形观测之间的关系.结果显示,流经水下地形的流速越大,水下地形越易被SAR观测到.流向与水下地形坡度方向平行(0°)是水下地形观测的最佳流向;流向与水下地形坡度方向垂直(90°)最不利于SAR对水下地形成像.星载SAR水下地形观测的最佳风速范围为3～9 m/s.风向对水下地形成像的影响比较复杂,30°～89°是最佳的风向范围.     

SAR影像的RPC模型参数求解算法研究

首次对ERS-SAR卫星影像进行了基于SRTM DEM无需初值的RPC模型参数求解试验,对比了9种形式RPC模型参数的求解精度,并对控制点格网大小及高程分层对参数求解精度的影响作了评价.试验表明SAR卫星遥感影像的成像几何可以用RPC参数进行拟合,可以和光学遥感影像一样进行摄影测量处理,简化SAR影像几何处理的难度;对于ERS-SAR影像,阶数为3并且分母不同的RPC模型可以取代严格成像模型进行摄影测量处理,在利用严格成像模型求解RPC模型参数时候,采用控制点的格网大小为30×30、高程分层为3可以达到精度和效率的平衡.     

去斜滑动聚束模式SAR方位模糊度分析

方位向模糊度是衡量合成孔径雷达(SAR)成像的重要指标之一,但传统的条带模式和聚束模式的方位模糊度函数并不适用于滑动聚束模式。通过分析方位模糊度的来源及条带模式和聚束模式的方位模糊度函数,对滑动聚束模式进行细分并分析其方位模糊度函数,同时针对星载滑动聚束模式的去频谱混叠条件分析了其方位向模糊度函数的变化。最后采用实际的星载SAR参数进行系统仿真,为SAR系统的设计提供了可靠的理论依据。     

合成孔径雷达定点CS算法量化噪声分析

为了实现星载合成孔径雷达(synthetic apertureradar,SAR)成像处理器小型化和实时信号处理,该文重点研究定点运算和有限字长存储引入的量化噪声。根据chirpscaling (CS)成像算法,建立了CS算法定点运算的量化误差模型,分析了处理流程中的量化噪声,推导了系统输出噪信比与系统字长、FFT长度等参数之间的关系。采用不同系统字长对Radarsat-I数据成像,图像质量分析与所述理论一致,结果表明:通过计算处理流程的噪信比,可实现定点SAR成像处理器系统字长等关键参数的设计。     

大椭圆轨道SAR滑动聚束模式设计及斜距模型

针对大椭圆轨道合成孔径雷达存在大偏心率,时变轨道高度及时变卫星速度等特性,首次开展了大椭圆轨道SAR滑动模式设计研究.对大椭圆轨道SAR滑动聚束模式设计,考虑了不同轨道位置处不同分辨率改善因子、地面波束足迹一致性、天线扫描角度、天线扫描角速度等.对大椭圆轨道SAR滑动聚束模式回波斜距模型研究.仿真分析结果表明大椭圆轨道SAR滑动聚束模式参数需要随轨道位置变化进行调整,为了满足成像需求斜距模型需要展开到三阶.      

基于SSC的星载SAR有源干扰方法

 不同干扰方式对星载SAR的干扰效果主要取决于干扰信号与SAR回波信号的相似度,即干扰信号在信号结构和特征方面与星载SAR回波的相似程度。通过提出一种基于散射统计特性（SSC）的星载SAR有源干扰方法,构建用于干扰星载SAR的类杂波信号数学模型,分析该信号与星载SAR回波信号的散射统计特性相似度,并进行了仿真分析。仿真结果表明该方法在相同的干信比下有更好的干扰效果,具有较好的应用前景。     

Ka频段车载SAR成像系统分析

相对于机载和星载平台,车载平台具有成本低廉,时间不受限等优点,并也可以验证SAR系统功能与性能,但车载平台也具有其自身的特点,因此本文针对Ka频段车载SAR成像系统进行了分析、仿真和验证。     

基于数据统计特性的合成孔径雷达盲成像算法

为了解决合成孔径雷达(SAR)运动测量单元精度不高对成像的影响,提出了一种SAR盲成像算法。该算法利用SAR接收数据在距离Doppler域的统计特性,通过对比度最大化方法搜索正确的距离徙动轨迹,实现了在Doppler参数未知情况下的数据校直;还利用了不依赖速度初值的自聚焦方法。给出了实现步骤。星载SAR实测数据实验结果表明,该算法可以在无任何关于SAR平台运动的先验信息的情况下,实现高质量成像。     

一种适用于中高轨合成孔径雷达卫星的分辨率分析方法

针对中高轨合成孔径雷达(SAR)卫星运动轨迹复杂、导致传统SAR卫星分辨率分析方法不再适用的问题,提出了一种分析中高轨SAR卫星理论分辨率的时域模糊函数(TDAF)方法。该方法根据分辨率的定义,从时域模糊函数进行推导,利用归一化模糊函数求解任意方向上的空间分辨率,然后以地面分辨椭圆的方式对中高轨SAR卫星分辨率进行描述,更加完备地表征了曲线运动轨迹的中高轨SAR系统分辨特性。结合后向投影算法仿真验证了基于TDAF算法的有效性。仿真结果表明,TDAF方法可以精确计算中高轨SAR卫星的理论分辨率,误差在±1%以内,可为中高轨SAR卫星的轨道设计及成像性能指标分析提供依据。     

一种基于FrFT的三通道SAR动目标检测与成像算法

本文分析了运动目标对SAR成像的影响.首先,建立了三通道SAR对多个运动目标检测的模型,该模型利用DPCA技术进行动目标检测;然后提取检测出的动目标信息,并结合Fr FT对动目标运动参数进行估计,实现对动目标的定位、测速;最后根据估计出的参数修正参考函数对动目标进行成像.通过仿真实验验证了该算法的可行性.     

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.      

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.      

海面风应力和海面阻力系数的星载SAR遥感测量

在海面张力波和短重力波星载合成孔径雷达(SAR)成像机理的基础上,建立了海面风应力和阻力系数的遥感测量模型.该模型由辐射定标模式、风速反演模式以及风应力和阻力系数计算模式3部分组成.同时以雷达卫星SAR为例,对海面阻力系数和风应力的遥感测量进行了探索性研究,获得了较好的结果.     

星载SAR分布杂波的计算机模拟

星载雷达是适应各种军用和民用的目的而提出来的 ,美国和加拿大都在研究包含 SAR(合成孔径雷达 ) - GMTI(地面运动目标指示 )模式的星载雷达 ,由于星载雷达在地面轨迹较大 ,卫星速度快 ,运动目标信号淹没在强大的地杂波中。为了完成 GMTI功能 ,只有首先对 SAR- GMTI系统中地杂波精确建模 ,分析和掌握其在 SAR机制下空间分布情况和功率谱特性 ,才能有效去除杂波。地杂波建模困难 ,具有很多随机性的环境因素 ,没有现成的算法 ,跟具体雷达设备、系统参数也有关系。因此杂波仿真是很复杂的 ,大量仿真和实验数据表明 K分布较能精确描述杂波 ,而且引入了空间的相关性。本文用 K分布来描述雷达截面积的空间起伏。K分布的混合模型包含了杂波起伏的两个分量。一、快变化分量也称为斑点分量 ,其幅度服从负指数分布的方根即瑞利分布 ,源于雷达从随机相位散射点反射回波的相干求和 ;二、慢变化分量也称为纹理分量 ,它服从平方根伽马分布 ,纹理变量表征观测面特性 ,受成像场景物理特性的影响 ,决定了场景空间变化的雷达横截面。因此 K分布杂波模型等同于用伽马分布去调制平方律检测 (负指数分布 )的功率调制过程。本文通过无记忆非线性变换产生相关高斯序列 ,多个独立的相关高斯序列分别组成相应纹理分量和斑点分量 ,     

同航线双基合成孔径雷达成像的频域分析

近十年来,分布式小卫星雷达受到广泛关注.有一种低成本的方案是用一组小卫星跟随某一在轨卫星,小卫星上只有接收设备,用来接收在轨卫星发射的信号.已有的小卫星编队方案有Cartwheel,Pendulum和Tandem-X等.这些构形中,小卫星与主星的间距有的达数万米或更远,对它们接收的回波数据进行成像不同于单基合成孔径雷达(SAR).文中以沿航向排列的Tandem-X为例,分析这类双基SAR的成像算法.首先利用瞬时频率的概念,并引入双基角这一变量,精确推导出双基SAR回波信号的二维频域表达式;然后对双基角采取一定的近似,给出了一种双基距离徙动成像算法(RMA),并详细分析了此近似条件的适用范围.最后用仿真结果验证了所提方法的有效性.     

FIR-RD快视算法方位向二维频谱匹配流程的改进

为了实现星载SAR快视处理的实时性,根据星载SAR数据FIR-RD快视成像算法的特点,分析了距离徙动校正对方位向匹配的影响.针对快视成像最耗时的方位向匹配流程,根据方位向匹配矩阵参考函数的特点,提出了方位向二维匹配处理的改进方法.实验结果表明,运算量降为优化前运算量的1/10,实现了快视系统的实时处理.     

基于贝叶斯网络的作战效能分析方法

天基信息系统的作战效能评估已经成为军事领域的研究热点。提出一种基于贝叶斯网络的天基信息系统作战效能分析方法。首先通过仿真平台获取仿真数据,然后采用基于搜索的贝叶斯网络结构学习算法和期望最大化(expectation-maximum, EM)参数学习算法学习数据样本,构建贝叶斯网络模型,最后从贝叶斯网络的节点敏感性分析出发,从载荷层、能力层两个方面分析了天基信息系统的可见光侦察卫星、合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像侦察卫星以及电子侦察卫星对作战效能的影响。同时,仿真验证了该方法应用在天基信息系统作战效能评估的有效性和可行性,能够为武器装备体系效能评估提供坚实的技术支撑。