论文部分内容阅读
同步轨道SAR(GEO SAR)因其具有覆盖幅宽广,重访能力强的优点,在对环境与灾害监测等方面具有巨大应用潜力。而采用GEO卫星作为辐照源,低轨卫星接收的高低轨异构协同成像平台,对比单基GEO SAR,在减小系统成本的同时又能实现更好的分辨率和更高的信噪比。针对单基GEO SAR系统的参数设计与成像算法的研究,发展至今已较为丰富了,但对于采用GEO卫星发射,LEO卫星接收的双基系统的研究却较为缺乏,尚处于起步阶段。本文即展开了对高低轨异构协同成像系统的研究,主要工作包含以下几个方面:1、将高低轨异构平台协同成像系统建模为轨道高度、速度大小、速度方向均不相同的移变双基SAR系统,在综合考虑地球自转带来的影响下,分析了系统的多普勒参数特性,通过矢量梯度法研究了系统距离向和方位向的空间分辨率特性,给出了合成孔径时间、测绘带宽、脉冲重复频率、噪声等效后向散射系数等系统参数的设计过程,进一步论证了高低轨异构平台协同成像系统的可行性。2、研究采用多基接收平台提高成像分辨率的低轨卫星编队设计方法,分析接收机编队构型对系统分辨率提升的影响,引入了星间基线矢量作为中间变量,建立了星间相对轨道根数差与分辨率提升因子的关系,以分辨率的提升作为优化的目标函数,提出了基于模拟退火算法求解目标函数最优基线矢量的方法,再通过轨道动力学原理,得到适用于分辨率提高的接收机编队构型设计方案。3、针对传统双基SAR成像算法的成像质量依赖回波二维频谱精度的问题,研究了适用于高低轨异构平台、大幅宽高分辨成像的广义Keystone变换成像算法,避开了对回波二维频谱的求解。分析了广义Keystone变换算法消除回波中线性距离走动与非线性距离走动的原理,利用二维非均匀傅里叶变换实现高低轨双基SAR聚焦成像,并通过算法引入的相位误差分析了其适用性范围。点阵目标成像结果表明:与传统Keystone变换算法相比,广义Keystone成像算法对大幅宽高分辨成像具有更好的聚焦效果。