分布式小卫星SAR宽域、高分辨率成像方法研究（可复制论文）.pdf

摘要系统永无止境的追求。传统的单星低吃嚼丛绞艿胶芏嘀圃迹ǔ杀尽⒖靠性和基线难以做长等。二十世纪九十年代中期,人们提出了一种新的天基雷达体积小,研制周期短、成本低,发射灵活等一系列优点,而且还可以形成批量生产,因此利用小卫星组成星座的成本会低于一颗传统的大卫星,而其整体功能则远远优于一颗大卫星。利用多颗小卫星编队飞行在具有单航过优点的同时,能够提供多个空时自由度,可以大大提高综合孔径雷达男阅埽ǎ嚎碛颉⒏叻直媛蔛成像,低速地面运动目标检测,多基线、单航过干涉取H欢植际叫∥佬抢状锞有很多优点的同时也面临着问题和挑战,例如空间阵列超稀疏分布、回波信号存在距离或/和多普勒模糊以及存在多种误差源等等,必须克服这些困难才能充分发挥分布式小卫星雷达的优势。本论文从信号处理的角度,,主要研究解决多普勒模糊、实现宽测绘带和高分辨率上翊淼氖荽矸椒ā0ǚ植⑿∥佬欠植际嚼状镅靥囟ǖ墓斓莱∈璺植迹庀嗟庇谠诳占渲行纬梢桓多通道采样系统。而且,由于最小天线面积条件的限制,单颗小卫星的空间采样是欠采样的。为了消除距离\多普勒模糊的影响,通过联合其它小卫星来增加空间采样率,这实际上与时域多通道采样方法的基本思想是一致的。对多通道采样与信号重构方法的研究将为解决多普勒模糊提供理论基础。沿用时域多通道采样方法将宽带信号进行多通道延时采样的思路并且结合频域多通道采样方法中频带分割的基本思想,提出了一种对通道增益误差及时延误差稳健的重构完整宽带信号的新方法。该方法在频域利用自适应波束形成技术来恢复宽带信号的完整带宽。够稳健地恢复宽带信号的完整带宽。⑿∥佬堑奶煜呖拙督闲。宦阕钚√煜呙婊际浣邮盏幕夭ㄐ藕呕存在距离/多普勒模糊。因此必须展开或抑制距离/多普勒模糊才能获得无模糊、高分辨率的枷瘛6遥喽杂谏鲜龅氖庇蚨嗤ǖ啦裳低常∥佬欠植际絊更广阔的观测区域、更高的空间分辨率和更逼真的三维地形获取是星载体制,即利用多颗小卫星构成超稀疏雷达阵列进行编队飞行。小卫星具有重量轻、式小卫星的阵列构形为沿航向线阵以及三维超大立体阵列两种情况下的地面场景重构以及误差估计问题。本论文的主要工作可以总结如下:由于采用了稳健的自适应处理技术,在各通道存在误差的情况下,该方法仍然能雷达信号处理国家重点实验室
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系统将引入更多的误差源,如三大同步误差奔渫轿蟛睢⑵德释轿蟛詈筒束同步误差呶蟛睢⑼ǖ牢蟛詈推ê导致各个子孔径天线非沿航向直线排列鹊取1韭畚亩苑植际絊系统中存在的各种误差源进行分析、根据它们对多普勒模糊抑制的影响进行分类并给出相应的补偿方法;并给出了一种对补偿残留误差稳健的多普勒模糊抑制方法,该方法能提高空域导向矢量对残留误差的稳健性;最后利用一组实测的多通道机载数据验证了以上方法的有效性。⑷绻鼋鍪迪諷以及功能,则编队小卫星沿航向直线分布哂很短的垂直航向基线W罴压剐巍S捎谘睾较蛑毕叻植嫉恼罅性诘匦胃叨确较不具有分辨能力,用于自适应处理的样本不会受到地形起伏的影响。然而,这种可以获得大观测带和高方位分辨率的二维枷瘢一箍梢曰竦玫匦胃叱绦息。然而,在佬潜喽庸剐即具有长垂直航向基线禄袢〈蟛饣娲⒏,使得包络配准与解决模糊变得更加困难。为解决分布式小卫星低乘媪俚恼庑┪题,提出了利用该系统重构宽测绘带、高分辨率三维地形的新方法。该方法利用高分辨上窦际趵椿袢∽愎欢嗟难荆缓罄每找幌裼蛄:献涌占湔煌影技术获得枷裰兴心:至康母叨刃畔ⅲ莞叨刃畔⒍运邢袼刂械每一个模糊分量进行包络配准,最后利用自适应波束形成技术取出所有多普勒模糊分量实现宽广地面场景的高分辨率三维重构。⒎植际絊系统中存在多种误差源,而偏航以及波束指向误差是影响图像聚焦的主要因素。如何消除以上误差的影响进行劢故欠植际絊系统实发,提出了两种新的跃劢狗椒ǎ直鹞;谧畲笕ū洳钭荚蚝突贒准差系数。与其它图像域白聚焦方法相比,以上两种方法计算量较小,更易实现,并且可以通过多维搜索估计任意阶次的相位误差。关键词:分布式小卫星喽游佬牵铣煽拙独状锔缮妫罅形蟛钚U基线误差,幅相误差,数字高程图卫星编队构形不具有地形高程测量δ堋7植际叫∥佬荌系统不但分辨枷衩媪俸艽蟮奶粽健F渲校孛娴ピ5恼罅械枷蚴噶克娴匦胃叨群途现宽测绘、带高分辨率上翊怼约癐飧叩幕 4油枷裼虺则的枷褡跃劢顾惴āK欠直鹄眯藕诺淖畲笕ū洳钜约癉估计相位误分布式小卫星碛颉⒏叻直媛食上穹椒ㄑ芯西安电子科技大学博士论文
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