分布式SAR空间状态与测高基线的关联建模及误差分析

给出了测量坐标系下获得的基线矢量到分布式合成孔径雷达（SAR）测高所需基线矢量的转换公式,然后利用误差分析理论,建立了它们之间的误差传播模型,最后通过仿真,对影响分布式SAR测高基线确定精度的主要误差因素进行了详细分析。     

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。     

星载寄生式InSAR系统DEM重建问题

数字高程模型DEM重建是星载寄生式干涉合成孔径雷达InSAR信号处理的重要一步,是利用干涉图和卫星参数等来求解地面高程及位置。针对星载寄生式InSAR构成为双站的特点,在重建方法上进行了相应改进。通过分析重建方程组可知,重建高程精度对系统基线误差很敏感,对此提出了利用控制点来减小基线误差对重建高程精度的影响,并进行了定量分析。     

基于回波数据的机载双天线InSAR运动补偿

基于定位定向系统(position and orientation system,POS)测量数据实现补偿不适用于基线非刚性的系统,因而研究了基于回波数据的干涉相位误差补偿方法——频谱分割方法,分析了干涉相位误差与载机姿态变化造成的斜距误差之间的关系,阐明了算法原理及适用条件.分析了算法的关键参数对补偿精度的影响,提出定量化的选取标准.基于相位误差随距离向变化的模型,改善了算法精度,给出了算法流程.最后利用该算法处理了实际机载双天线InSAR数据,结果表明该方法具有较高的精度,可以在缺乏测量数据的情况下完成干涉相位误差补偿.     

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.     

星载双基地SAR干涉测高误差分析

针对星载双基地SAR干涉测高的新特点,给出了“空间基线”、“变基线”下的干涉测高原理,建立了绝对高程误差模型和相对高程误差模型。从提高测高精度、优化系统设计的角度出发,分析了相对高程和绝对高程测量精度受基线形式的影响,给出具有一般性意义的测高误差关于空间基线姿态的二维分布全貌图,分析了图中误差极点走廊和两类优良点的位置和相应的物理意义。将误差分布图用于指导辅星相对轨道设计,证明了该图对基于测高性能的辅星轨道优化设计具有重要意义。     

多频-多基线MIMO InSAR及其性能分析

研究了一种基于多发多收技术的多通道干涉合成孔径雷达工作模式(MIMO InSAR)。该模式将多通道干涉合成孔径雷达中常用的多频技术与多基线技术相结合,通过多发多收技术形成比物理接收相位中心数量更多的等效接收相位中心,从而增加了独立干涉相位的数量,提高了高程估计的可靠性和精度。从理论上对MIMO InSAR模式的性能进行了分析,并通过数值仿真验证了该工作模式的良好性能。     

阵列射频仿真系统精度改进方法研究

首次提出了采用辐射目标喇叭天线的等效相位中心坐标代替其机械位置坐标进行合成目标解算的系统精度修正方法.首先简述了射频仿真系统模拟目标的原理,分析了由球面天线阵所构成的射频仿真系统的误差源,然后从系统各方面综合作用下所呈现的总误差出发,结合实际使用和测试的经验,提出一种基于误差补偿的系统精度修正方法,最后对该方法进行了实验验证.结果表明:用天线的电位置进行目标合成,可以抵消掉大部分的系统误差,使得仿真精度得到了极大地提高.     

MEMS惯性高度尺测量精度分析

研究了基于微电子机械系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)的惯性导航系统的短时相对高程测量精度,设计了“惯性高度尺”算法,进行了桌面测高和楼层测高两个验证性实验。分析了不同运动条件和运动时间下“惯性高度尺”的测高精度。基于零速修正技术提出了一种分段测量的方法。实验结果表明,桌面测高可实现毫米级精度(相对误差0.17%),楼层测高可实现多层厘米级和单层毫米级测量精度(相对误差分别为0.22%,0.06%)。测量误差与载体的姿态动态和运动时长成正相关。实验验证了MEMS惯导用于高度测量具有较高可行性,稳定的运动条件和较快的测量时间能够提高测量精度。     

分布式小卫星干涉高程测量

干涉仪合成孔径雷达 (InSAR)可以对地面高程进行有效测量 ,产生高精度的地面数字高度模型 ,具有广阔的应用前景。编队飞行的小卫星星座技术具有许多优点 ,可以提供高精度测高所需的较长的有效基线 ,却不能提供完全平行的航迹。针对这个问题 ,分析了小卫星星座的实际轨道情况 ,提出两种信号处理方法 ,可以有效解决非平行航迹的干涉测高问题。理论分析和仿真结果证实了这两种方法的有效性。     

天线相位中心移动对GPS观测量的影响

阐述了天线相位中心的基本概念,定量研究了天线相位中心移动对ＧＰＳ观测量的影响。计算机模拟表明,要获得准确ＧＰＳ观测量来进行导航定位,必须进行天线相位中心引起误差的校正。     

GPS载体姿态测量技术研究

本文首先介绍了ＧＰＳ姿态测量技术的原理,包括坐标转换、相位干涉等,并在此基础上重点讨论了基线矢量解算过程中存在的相位模糊问题。在低精度基线较短时可采用搜索方法,并推导了模糊空间的大小和搜索检验方法;在高精度基线较长时,可采用多天线辅助解相位模糊,并推导了为满足给定的整周模糊错误概率和一定精度要求时,所需的相邻基线长度比及所需的天线阵元总数,同时给出了实例。本文的研究对ＧＰＳ姿态测量的工程应用具有一定的参考价值。     

干涉合成孔径雷达成像技术的研究

通过对干涉合成孔径雷达（ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍ ｅｔｉｃ Ｓ Ａ Ｒ）成像处理中解相位模糊和地形转换问题的研究,给出了一种有效的相位解模糊的方法,该方法具有良好的稳定性和较小的误差,且无误差传递。另外,提出了一种如何将干涉相位转换成地形高度的方法,该方法提高了干涉相位与地形高度之间的转换精度。利用美国 Ｎ Ａ Ｓ Ａ 提供的三峡地区的 Ｌ 波段的 Ｓ Ｉ Ｒ Ｃ的并行轨道数据,结合所提的方法,得到了局部区域的相对高度图。     

单星InSAR系统基线模型的误差传播与精度反演

基于由光学手段测得的单颗干涉合成孔径雷达卫星的支撑臂矢量,通过转换关系建立空间基线模型。综合考虑基线模型在安装、测量和卫星在轨飞行等各环节的误差源,包含卫星姿态误差、外部副天线姿态误差、安装位置地面标定残差、卫星与天线在轨变形量、测量系统轴向标定残差以及硬件设备的测量误差等。分析各自的误差特性,给出多种因素误差源对于空间基线的误差传播机理,推导传播过程中的误差演化特性;基于理论推演的结果给出测量设备合     

偏置反射面天线的机电耦合建模与分析

随着偏置反射面天线向高频段、低副瓣以及轻重量的方向发展,对其结构设计和制造工艺提出了更高的要求,因此,需要研究偏置反射面天线的机电耦合问题,找出影响天线电性能的主要结构因素,从而有效降低对结构设计与加工精度的要求,进而降低成本。应用口径场法,考虑反射面表面误差和馈源误差等结构因素,建立了偏置反射面天线的机电耦合模型。通过对太阳辐射下某2.6m星载偏置反射面天线的机电耦合分析结果与电磁分析软件FEKO的仿真结果进行对比,证明了所提方法的准确性和有效性。     

基于平方根UKF的双星编队相对状态自主确定

基于AFF技术,提出了一种利用类GPS敏感器进行星间测量的双星编队相对状态自主确定算法。该算法以双星编队相对轨道和相对姿态运动方程为状态方程;为消除系统误差和钟差的影响,用同一卫星不同接收天线之间的伪距观测值的单差来构造测量方程;为保证协方差阵的正定性,提高计算精度和速度,应用平方根UKF滤波方法进行双星编队相对状态的自主确定。仿真结果验证了所给出方法的可行性和有效性。