基于干涉Cartwheel编队构形的系统参数定标

干涉Cartwheel是实现星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的一种编队卫星构形。它能利用相对稳定的星间基线进行干涉测高,并通过系统参数定标获得高精度的地面数字高程模型(DEM)。首先利用干涉Cart-wheel的几何构形,建立了多基线干涉平台待定标参数之间的关系。然后在精确的星间测距基础上,将待定标参数关系引入到各干涉平台定标方程中,提出了多干涉平台联合定标算法。该算法利用干涉Cartwheel构形的冗余信息,不仅能一次联合修正多个干涉平台的系统参数,而且降低了地面定标控制点的实现要求。仿真表明该算法能给出较好的参数定标结果,并重建出精确的地形高程。     

雷达斜视干涉测量特性分析

为获得雷达波束斜视时InSAR成像的特点,对系统仿真提供理论指导,修正了传统InSAR的成像原理,推导了SAR图像几何校正后斜视角对InSAR干涉相位图的影响,并给出了平地效应条纹变化和地形高度效应的解析表达式,仿真验证了斜视InSAR和正侧视InSAR的差异.     

多基线InSAR干涉图仿真方案设计与分析

多基线InSAR具有高可靠性与高精度的优势,是InSAR技术发展的方向之一。为了提供研究多基线InSAR技术的良好实验数据,针对正侧视SAR成像的几何特点,以F.Leberl构像模型建立像点与地面点之间的坐标关系,借鉴摄影测量中的正射纠正方法,分别设计了利用DEM进行多基线InSAR干涉图模拟的直接法仿真方案和间接法仿真方案。采用多套DEM进行了仿真实验,得到了满意的仿真效果,结合仿真结果分析了不同仿真方案的特点。     

星载分布式InSAR系统仿真研究

仿真是进行星载分布式干涉合成孔径雷达(InSAR)研究的重要方式。仿真方法是利用小面单元模型进行地面场景建模,然后根据系统几何模型和信号模型仿真回波信号,成像处理后,两幅单视复图像进行相干处理得到干涉相位图。在仿真中,需要讨论系统统计特性的表示方法,小面单元尺寸的取法及基线去相干性的实现方法等问题。最后实现了计算机仿真。     

薄壁管NC弯曲加工中芯轴的设计与运动学仿真

在薄壁管的NC绕弯加工中,最小弯曲半径由芯轴的结构特点和连接方式确定,弯曲半径的值决定了芯轴块间是否发生碰撞干涉.通过分析芯轴的解析几何模型,建立了发生碰撞干涉时最小弯曲半径的数学方程,采用Matlab对方程进行求解得到最小弯曲半径的值.同时建立芯轴的运动学仿真模型,并基于OBB二叉树算法快速准确的完成碰撞干涉检测.芯轴的运动学仿真结果与Matlab的计算结果具有很好的一致性.     

基于计算机图形学的干涉SAR成像几何仿真

为了提高干涉sAR成像几何经典仿真算法的精度和效率,把计算机图形学引入干涉SAR成像几何仿真中,利用OpenGL图形库和Z缓冲算法来完成目标的阴影区计算,利用像素操作和图形变换法完成目标采样点的插值和坐标计算.最后,利用典型几何体和不同大小场景进行干涉成像几何仿真精度和效率的分析,结果表明该方法具有高精度、高效率的特点.     

编队干涉SAR系统空间构形倾角确定准则研究

基于直角坐标系三维相对位置表示系统空间基线,提出了编队干涉SAR系统的构形倾角选择原则.以编队系统相对运动特性为出发点,从InSAR成像几何角度建立了编队干涉SAR系统高程测量模型并推导了系统高程测量误差影响模型.进而,给定空间基线各分量测量误差,在有效基线和投影基线固定情况下分别推导了系统构形倾角与高程测量误差的关系并进行了理论分析.数学仿真结果表明:当系统有效基线长度固定时,可以近似认为系统构形倾角不影响高程测量精度;当系统垂直于飞行轨迹向投影基线固定时,取系统构形倾角近似等于雷达波束中心视线角可以使基线测量误差对高程测量精度影响最小.     

微小卫星编队系统的干涉SAR 空间基线稳定性分析

基线在星载干涉SAR的系统设计和数据处理中起着非常重要的作用,对于微小卫星编队系统来说稳定性问题是干涉SAR空间基线的一个重要问题.首先建立了空间基线的几何模型,定义了垂直基线、有效基线和水平基线.根据微小卫星编队飞行的特点,建立了空间基线的动态模型.基于这个模型,提出了一种空间基线稳定度的计算方法.最后,比较了不同编队构形和不同卫星数目两种憎爱分明形下空间基线稳定度.仿真结果表明空间基线稳定度的计算方法是有效的.     

矩阵条件数在机载InSAR参数定标中的应用

机载干涉合成孔径雷达参数定标中,敏感度方程的应用普遍。定标参数的精度取决于敏感度矩阵的条件数。利用条件数在线性方程组求解中的应用,优化了机载InSAR定标性能。针对机载InSAR定标方程中的敏感度矩阵,基于矩阵最小条件数理论,提出了定标参数组合方案和地面控制点布放方案。实验采用真实干涉合成孔径雷达数据,结果验证了方法的有效性。     

基于空间几何模型的星载SAR图像几何定位方法

星载SAR几何定位可以通过求解由三个约束条件组成的方程组来实现,但需要迭代运算.针对这一问题,将多普勒信息约束条件转化为卫星与目标之间的斜视几何关系,结合斜距方程和地球方程两个约束条件,建立了星载SAR空间几何模型.通过该模型实现了星载SAR图像像素的几何定位,并通过仿真数据对该方法进行了验证,同时对定位精度进行了仿真分析.     

High sidelobe effects on interferometric coherence for circular SAR imaging geometry

The coherence is a measure for the accuracy of the interferometric phase,and the synthetic aperture radar(SAR) interferometric coherence is affected by several sources of the decorrelation noise.For the circular SAR(CSAR) imaging geometry, the system response function is in the form of the Bessel function which brings a high sidelobe,and the high sidelobe of CSAR will be an important factor influencing the interferometric coherence. The effect of the high sidelobe on the coherence is analyzed and deduced.Based on the interferometric characteristics of the slight difference in the viewing angles and the potential pixel offset in the interferometric SAR(InSAR) images,a relation between the radar impulse response and the coherence loss function is derived. From the relational model,the coherence loss function due to the high sidelobe of CSAR is then deduced,and compared with that of the conventional SAR.It is shown that the high sidelobe of CSAR focusing signal will severely affect the baseline decorrelation and coregistration decorrelation.Simulation results confirm the theoretical analysis and quantitatively show the baseline and coregistration decorrelation degradation due to the high sidelobes of CSAR.     

全极化沿航向干涉SAR系统参数优化设计

为最大化全极化沿航向干涉合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统相对于单极化沿航向干涉SAR系统的运动目标检测优势,建立了一种以可测速区间长度之比为目标函数的优化模型,提出了相应的最优解求解方法。仿真实验结果表明,与模型最优解对应的参数设置充分利用了雷达系统的极化信息,最大化了全极化干涉系统在运动目标检测方面的优势。     

透平湿蒸汽非平衡流动仿真模型

分析了湿蒸汽的自发凝结特性,假设湿蒸汽叶栅流动为两个过程:叶栅内流动和叶栅后穿越凝结冲波的流动.建立了透平湿蒸汽非平衡流动动态仿真模型,并进行了时间步长修正,模型可以用于蒸汽轮机的动态仿真计算.模型由两相流体质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程,过热蒸汽方程、流动压降方程、激波前后关系式及其它两相流关系式组成,考虑了叶栅几何尺寸、叶型损失等多个影响因素.仿真算例表明,稳态仿真结果满足精度要求,动态仿真结果趋势合理.     

宽带LFM信号对干涉成像的影响及补偿方法

建立了基于线性调频信号脉冲压缩技术和双天线干涉技术的距离-干涉二维雷达成像模型;在论证成像理论和成像算法的过程中,突破传统仅用单频信号进行干涉成像理论推导的方法,将线性调频信号形式引入到干涉成像的公式推导中来;发现当线性调频信号不能视为窄带信号时,采用原有干涉成像法进行干涉测量时结果存在偏差;指出了这种偏差的理论来源,给出仿真结果,提出坐标参数估计自回归算法对此偏差进行补偿,得到了令人满意的补偿精度。     

分布式卫星SAR系统时变基线补偿方法

针对分布式卫星合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统中星间基线时变导致高程干涉相位补偿困难和SAR图像对相干性下降的问题,从分布式卫星SAR系统的观测几何构型出发,提出了一种时变基线补偿方法。该方法采用总体最小二乘法拟合航迹方程,并依据方程参数重构虚拟的平行航迹,通过补偿原航迹和新航迹上的观测波程差获得等效的固定基线回波数据。仿真实验表明,采用该方法进行时变基线补偿后,能有效提高SAR图像对的相干性和地面动目标检测(ground moving target indication, GMTI)性能。     

Novel reference range selection method in InlSAR imaging

Aiming at the reference range selection for different antennas in interferometric inverse synthetic aperture radar (InISAR) systems, this paper proposes a respective focusing (RF) method. The reference ranges for echoes of different antennas are selected respectively for RF, which is different from the traditional uniform focusing (UF) with the same reference range applied to all the antennas. First, a comparison between UF and RF for InISAR signal model considering the ranging error is given. Compared with RF, UF has an advantage in overcoming the ranging error differences between different antennas. Then the influence of ranging error upon the interferometric imaging with RF is investigated particularly, and it is found that the ranging error differences between different antennas are far smaller than the wavelength, which is advantageous to imaging. By comparing the capabilities of interferometric imaging between RF and UF, it is concluded that RF is a better choice in conquering problems such as image mismatching and phase ambiguity even with ranging errors. Simulations demonstrate the validity of the proposed method.     

毫米波超综合孔径辐射计成像技术

在深入了解超综合孔径辐射计的工作原理和成像性能的基础上,首次推导了超综合孔径辐射计在近场条件下采用傅氏反演方法进行成像的基本理论,并给出了超综合孔径辐射计的空间分辨率和灵敏度公式。随后,研制了由两个天线单元组成的最简单的毫米波超综合孔径辐射计原理样机,并分别用傅氏反演法和传统的匹配滤波法成功地反演得到了一维噪声点源的图像。实验结果验证了傅氏反演方法的正确性以及毫米波超综合孔径辐射计的成像能力,最后对超综合孔径辐射计和干涉式综合孔径辐射计的工作特点进行了比较。     

Self-evident Automated Proving Based on Point Geometry from the Perspective of Wu’s Method Identity

The algebraic methods represented by Wu’s method have made significant breakthroughs in the field of geometric theorem proving. Algebraic proofs usually involve large amounts of calculations, thus making it difficult to understand intuitively. However, if the authors look at Wu’s method from the perspective of identity,Wu’s method can be understood easily and can be used to generate new geometric propositions. To make geometric reasoning simpler, more expressive, and richer in geometric meaning, the authors establish a geometric algebraic system (point geometry built on nearly 20 basic properties/formulas about operations on points) while maintaining the advantages of the coordinate method, vector method, and particle geometry method and avoiding their disadvantages. Geometric relations in the propositions and conclusions of a geometric problem are expressed as identical equations of vector polynomials according to point geometry. Thereafter, a proof method that maintains the essence of Wu’s method is introduced to find the relationships between these equations. A test on more than 400 geometry statements shows that the proposed proof method, which is based on identical equations of vector polynomials, is simple and effective. Furthermore, when solving the original problem, this proof method can also help the authors recognize the relationship between the propositions of the problem and help the authors generate new geometric propositions.

     

卫星星座及其覆盖问题建模与可视化仿真

为了便于对卫星星座及其覆盖特性进行研究,笔者独立开发了一套卫星星座可视化仿真软件,该软件可以动态演示星座的三维几何构型、卫星的姿态运动以及相应的卫星星下点和覆盖区。该软件由存储、计算和结果显示模块组成。存储模块使用了数据库技术来对相应的初始参数进行操作;结果显示模块使用了OPENGL和简单GIS技术来演示星座运行、卫星姿态以及星下点轨迹和覆盖圆情况。并给出了计算模块所使用的轨道动力学模型、姿态模型以及覆盖模型。轨道动力学模型考虑了大气阻力和J2项摄动,并使用Cowell法建立轨道运动微分方程,利用Adams线性多步法进行求解,以保持较高的计算精度。姿态模型主要使用姿态四元数建立相应的姿态运动。覆盖模型则针对稀疏星座对固定目标的重访时间进行了建模,提出了数值法与解析法求解重访时间的方案。最后给出了程序运行效果与仿真算例。