星载-机载混合BiSAR运动误差的分析

SAR平台的非理想移动和转动包括速度误差和姿态误差,这些误差会造成图像的散焦和分辨率的降低,给图像分类和识别带来一定的困难,从而,影响SAR图像的使用价值和应用范围。针对由混合运动平台构成的BiSAR的非理想移动和转动,建立可以同时描述速度误差与姿态误差的几何模型以及距离方程,并对距离方程进行Taylor多项式的二阶展开,总的运动误差可分解为卫星和飞机的姿态误差、飞机的轴向运动误差以及飞机的姿态误差和轴向运动误差的耦合项。仿真分析表明,卫星和飞机在小干扰情况下,SA—BiSAR运动误差主要是由卫星的姿态误差和飞机的轴向运动误差构成的,而飞机的姿态误差和轴向运动误差的耦合项是可以忽略的。     

平飞模式双站SAR的改进CS成像算法

本文针对机载双站SAR收、发系统分置的特点,首先建立了平飞模式双站SAR的回波信号模型,然后分析双站平飞正侧视下系统几何特点、距离徙动和距离徙动差以及距离多谱勒域距离向调频率的变化情况,并提出距离徙动差校正因子表达式和RD域距离向调频率的等效式,在此基础上结合单站的CS算法给出了双站平飞模式下的成像算法流程。最后通过实验仿真验证了本算法的正确性和可行性。     

Study of a Bistatic Radar System Using VLBI Technologies for Detecting Space Debris and the Experimental Verification of its Validity

Space debris are increasing around the Earth. The observation of space debris is a key issue for the investigation and monitoring of space environment. But the observation opportunities and the detection ability are limited in existing monostatic radar systems. This paper proposes a bistatic radar which is composed of a transmitting station and a receiving-only station. A carrier wave modulated by PN-PSK signals is used in combination with a VLBI (Very Long Baseline Interferometry) recorder for range measurement between space debris and stations. The receiving radio wave is processed on the basis of VLBI techniques. Accordingly, the system is shown to have significant advantages over a monostatic radar. We actually formed a bistatic radar system, and observed a satellite in order to experimentally verify the validity. The configuration of the system, data analysis and the experimental results are described.     

Doppler properties of spaceborne/airborne hybrid bistatic synthetic aperture radar

In this paper,a special geometry case of spaceborne-airborne bistatic SAR(SA-BiSAR) is considered,in which satellite and aircraft flight paths are parallel and their antennas are steering at the strip map.This case is a simple but typical application example,which is applicable for non-cooperative illumination.The integration time of SA-BiSAR system is derived via the motion of transmitter and receiver footprint.In parallel and stripmap mode,Doppler frequency is obtained through the combination be-tween spaceborne and airborne SAR.Other Doppler properties have been envisaged,including Doppler bandwidth and azimuth resolution.The overall simulation experiments are conducted and some characteristics are exhibited.The critical parameters,which have the significant effect on the SA-BiSAR Doppler properties,are extracted by analytical expressions and numerical simulations.In parallel and strip map mode and with reference to ENVISAT-1,SA-BiSAR system possesses the potential of yielding 10 m azi-muth resolution and 0.5 s integration time for C-band via the analysis of simulation results.     

拓展的衍射CT技术反演多孔性海底声学参数

多孔性海底沉积层的声速、密度、孔隙结构等声学参数是描述海底地质的重要信息,也是声场数值预报、沿岸工程建设地点选择等工程应用中所必须的参数。本文从海底后向半平面不完全投影的散射特性出发,拓展医学上的衍射CT技术,重新推导出收发分置测试系统目标散射强度和相关图像剖面频谱样本的关系式。运用随机生长四参数生成法构建声场图像模型,通过收发分置散射声场的有限稀疏样本,完成单一方向入射线性调频波条件下的剖面图像信息反演验证,得出影响声学参数精度的调频波频率间隔和测量方向数,进一步反演多孔性海底沉积层的孔隙度和平均阻抗指数。与基于网格剖分的数值计算方法相比,本文方法计算效率提高约两个数量级。     

各向异性海面全极化微波双站散射的仿真与分析

为了解各向异性随机粗糙海面的微波双站散射机制及其特性,本文利用解析近似的积分方程模型以及一种改进的半经验海浪谱模型实现了对各向异性随机粗糙海面的全极化微波散射仿真模拟,并与卫星观测数据、经验的地球物理模式函数及已有的解析近似散射模型仿真结果进行了对比,验证了仿真结果的可行性和准确性。利用该模型分析了入射波频率、入射角、极化方式、海面风速及风向等参数对各向异性海面双站散射的影响。模拟结果表明,在不同的入射角、散射角及方位角等观测几何条件下,海面不同波段的双站散射表现出不同的空间散射特性,且对风速、风向等海面动力学参数表现出不同的敏感性,以L波段为例,海面向后半球双站散射在各个极化方式下都对风速较为敏感,而在同极化方式下,其对风向的响应在中低风速和高风速条件下相反,整体而言,低风速下海面双站散射对风向更为敏感。这表明对于海面动力参数的反演,双站散射可以提供比传统单站雷达后向散射更丰富的物理信息。本文探讨了各向异性海面微波双站散射特性,为基于主动式及分布式微波传感器的海洋动力参数遥感反演提供了理论分析基础。     

基于微扰法的改进一维分形模型分层海面电磁散射研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射,采用改进的一维分形海面模型模拟实际的分层海面,推导出了平面波入射时的散射系数计算公式。通过数值计算得到了HH极化双站散射系数随散射角的变化曲线,讨论了中间介质介电常数和厚度、摩擦风速和入射波频率对双站散射系数的影响,得到改进的一维分形分层海面散射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征,结果表明散射系数近似具有"量子化"特征。这些结果在诸如海洋遥感、无线电传播与通信、粗糙面重构等方面中有着广泛的应用。     

双基地偏振雷达探测时小旋转椭球雨滴的侧向散射特性

从旋转椭球粒子散射理论出发,给出单个小旋转椭球雨滴在入射不同偏振波时的散射函数,并对其在不同仰角情况的数学图形和物理意义做了讨论,为推导基于椭球雨滴群的双基地偏振雷达方程、研究椭球雨滴群对双基地线偏振雷达探测能力的影响、处理和分析双基地偏振雷达资料,提供了理论依据.     

C波段双多基地多普勒雷达资料处理和三维变分风场反演方法研究

研究了双多基地多普勒雷达资料的配对方法、风场反演的区域和精度,并研制了基于三维变分方法的双多基地多普勒雷达系统的风场反演系统.利用安徽四创电子股份有限公司研制的一个主动雷达和两个侧向接收天线组成的双多基地多普勒雷达系统获取的外场试验资料,进行了风场反演试验.该风场反演方法利用主动雷达和被动接收系统测量的径向速度作为弱约束,用质量连续方程作为强约束,来反演三维速度场.利用Advanced Regional Prediction System(ARPS)模式模拟的一次龙卷过程的结果,进行了风场反演的模拟试验.结果表明:双多基地多普勒雷达系统能较准确再现龙卷的中尺度特征和强上升气流的结构,从上下两个方向进行垂直积分可以减小垂直速度的反演误差,利用两个侧向接收系统的资料能进一步减小径向速度随机误差对风场反演的影响,增大风场反演的范围.三个分系统单独获取的资料空间配对效果很好,利用不同雷达径向速度反演的风场比较近似,反演的风场与径向速度定性分析和速度方位显示方法(VAD)结果比较一致,该双多基地多普勒雷达系统同步观测技术设计合理,在实时探测三维风场特别是探测近地层风场方面有广泛的应用潜力.     

GNSS-R海面风速反演技术研究

利用全球卫星导航系统反射信号技术(GNSS-R)反演海面风速时,得到的双基雷达横截面积由于几何因素的影响不能直接用来反演风速.针对这一问题,对功率校准后的数据进行几何校正,在分析全球卫星导航系统(GNSS)海面反射信号特征的基础上,分析了几何因素对风速反演的影响,对双基雷达横截面积和有效散射区域进行校正,得到相应反射点的反射信号功率;最后对所求得的反射信号参数进行仿真验证.实验结果表明,海面风速反演的均方根误差为2.61 m/s,反演风速与真实风速的相关系数为0.57,校正后的归一化双基雷达横截面积能够有效地反演海面风速.