星载合成孔径雷达

摘要： 星载合成孔径雷达(SAR)作为一种微波遥感载荷,具有全天时、全天候的特点。随着对复杂目标的细节描述需求不断提高,高分辨率星载SAR技术得到长足发展。文章介绍了基于反射面天线实现高分辨率星载SAR的系统技术,对系统功能及组成进行了描述。为解决距离、方位2维高分辨率成像及宽测绘带等系统关键难点,提出步进调频信号带宽合成、高稳定连续方位向扫描、变脉冲重复间隔(PRI)、距离向同时多波束等方案,并通过机载校飞试验验证了基于反射面天线的高分辨率SAR系统所采用的多子带宽带信号拼接、2维高分辨率成像、连续方位向扫描等技术的可行性。最后,从多方位角观测、2维多波束观测、大斜视角观测成像3个方面对基于反射面天线体制的高分辨率SAR系统前景进行展望。

摘要： 目前,星载SAR的渐进扫描(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPS)成像模式承担有宽幅成像的重要任务,本文将偏置相位中心的方位多通道(Displaced Phase Center Multiple Azimuth Beams,DPCMAB)技术与其结合,以实现一种更高分辨率的宽幅成像体制。由于波束在距离向和方位向存在周期性扫描,对该体制进行常规的系统设计外,还应考虑多块区域的综合成像效果与拼接效果。本文还提出一种方位多通道TOPS模式的系统参数设计流程,依据流程考虑了系统性能指标与成像可行性,对脉冲发射频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)、子带个数、Burst时间和方位向子通道分布等关键参数进行设计,给出了多组设计参数,为后续的工程实现提供了参考。最后根据设计参数进行系统性能分析,证实了系统能够实现理想的成像效果,说明了设计结果的有效性。

摘要： 多子带信号拼接是星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)实现超高距离分辨率的重要方式,但受限于硬件系统、大气传输等非理想因素的影响,接收各子带信号在子带内会存在幅度和相位误差,子带间也存在幅度、相位和时延不一致误差。这些误差严重影响多子带合成后的信号质量以及最终的图像质量。本文基于星载多子带SAR系统模型,首先提出了一种先单子带成像,再多子带信号拼接的成像处理策略;然后在此基础上,针对子带内/子带间幅相和时延误差提出一种基于各子带强目标点数据的误差估计与补偿方法。该方法主要包括基于质量相位梯度自聚焦(Quality Phase Gradient Autofocus,QPGA)准则的强目标点数据提取、基于PGA的子带内误差估计、子带间误差估计和误差补偿与频谱合成四个步骤。理论仿真分析数据实验验证了本方法的有效性。

摘要： 星载合成孔径雷达(SAR)可以实现全天候、全天时、大幅宽的对地观测,但受天线尺寸和数据有损传输影响,高分辨率SAR图像的获取十分困难。针对该问题,提出一个基于结构保持的图像超分辨重构网络(SP-SRNet),以实现SAR图像从低分辨(LR)图像到高分辨(HR)图像的重构:使用一个轻量级深度卷积神经网络提取图像梯度图特征,为超分辨重构网络提供更多的结构信息;设计一个由像素损失和梯度损失组成的多目标函数优化SP-SRNet。利用ICEYE公司卫星高分辨SAR图像,采用双3次下采样算法构建SAR图像的LR-HR数据集,并在该数据集运用多种现有算法对比仿真验证。结果表明,提出的SP-SRNet在定量评估指标和主观视觉上均优于现有的超分辨重构算法。

摘要： 针对传统有源相控阵天线质量重、体积大的问题,文章通过对国内外星载合成孔径雷达(SAR)有源相控阵天线发展的总结,介绍了砖块式有源相控阵天线架构设计、一体化有源相控阵天线架构设计和片式有源相控阵天线架构设计,提出了星载SAR有源相控阵天线的发展趋势:柔性薄膜有源相控阵天线,并分析了柔性薄膜有源相控阵天线关键技术,可为我国星载SAR有源相控阵天线的发展提供参考。

摘要： 针对目前在轨星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)船舶检测主要基于地面处理平台,无法满足星上实时任务规划发展需求的问题,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)处理架构,设计了一套用于星上实时处理系统的SAR船舶目标检测算法.结合星载SAR对海观测典型参数指标,在现有处理平台架构上优化所设计算法,最终形成可用于星载SAR船舶目标实时处理系统的检测算法.通过高分三号的59幅SAR图像数据详尽的验证所设计算法的性能.测试结果表明,算法满足系统的可行性和时效性需求.

摘要： 对于星载合成孔径雷达(SAR)成像,方位向信号的相关性可能会因时-空变化的背景电离层而遭到破坏,特别是对于低波段系统.该文将孔径内方位时变的斜距电子总量(STEC)归结于3个因素:垂向电子总量(VTEC)的时间变化、空间变化以及电磁波传播路径的变化,分别分析了每个因素造成的时变STEC各阶系数.该文建立了统一的分析模型,即时变STEC影响下的SAR方位向信号3阶泰勒展开模型,推导了方位向偏移和相位误差解析表达式,并基于此得到了不同星载SAR系统的时变STEC各阶系数容限.利用实测的VTEC数据以及国际参考电离层(IRI)模型,开展了信号级仿真.数值分析和信号级仿真的结果表明,对于低轨P波段SAR系统,空变VTEC与传播路径变化是导致方位时变STEC的主要因素;而对于中高轨SAR系统,时变VTEC是导致方位时变STEC的主要因素.随着载频的下降与合成孔径时间的增加,方位向成像性能更加容易受到方位时变STEC的影响.

摘要： 提出一种基于递推公式的星载合成孔径雷达(SAR)高效反向定位算法.该算法利用两组递推公式计算待反向定位目标点相对于参考目标点在SAR图像中的坐标增量,将上述坐标增量与参考目标点在SAR图像中的坐标相加,即可得到待反向定位目标点在SAR图像中的坐标.其中,输入参数为两目标点之间的三轴位置差.两组递推公式通过以目标点三轴位置为变量,对距离方程和多普勒方程求导获取.该算法避免了三维格网的建立、系数拟合和插值等步骤.仿真和实测数据反向定位结果验证了算法的精确性和高效性.

摘要： 数字波束形成(Digital BeamForming,DBF)是星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)获取高分辨率宽测绘带(High Resolution WideSurvey,HRWS)图像的主要途径.该技术能够保证星载SAR的接收天线以最大接收增益接收回波,从而提高星载SAR系统的成像性能.随着星载SAR系统分辨率和测绘带的不断增加,采用传统DBF方法处理会导致SAR系统的接收增益逐渐降低.针对上述问题,本文首先根据星载SAR距离向DBF接收回波信号的几何模型,研究了在宽测绘情况下传统DBF采用单组时延方法处理所带来的回波视角的偏差问题,分析了宽测绘边缘接收增益大幅度衰减的原因.其次,本文将传统DBF中的单组时延方法改进为多组时延DBF处理,从而避免了测绘带边缘增益严重衰减的发生.与传统DBF方法相比,改进的DBF方法可以在相同的宽测绘条件下获得更好的性能.最后,仿真结果验证了改进方法的有效性.

摘要： 为了满足对海洋监视日益增长的需求,星载合成孔径雷达(SAR)系统应具备高分辨率宽测绘带能力.高分宽幅星载SAR系统不仅能够获得海洋的环境参数(如洋流、内波、风场、海浪等),还能够获得海面上各种目标(如舰船、溢油、海冰等)的信息,为国民经济建设和国防建设提供信息来源.本文讨论了星载SAR系统在海洋监视中的应用,论述了用于海洋监视的星载SAR系统关键技术,总结了未来海洋监视星载SAR的发展方向.

摘要： 本论文针对新型双/多基地星载SAR系统,首先介绍了其系统构型,此基础上分析了其系统特性,该系统的典型特征是辅星无需存储和数传等模块,其将接收到的雷达回波信号直接转发到主星上,从而极大降低了辅星的系统复杂度及成本;其次,针对该系统可实现低成本多星组网应用的特点,设计了单航过三维成像应用模式和多星拼幅高分辨率宽覆盖(HRWS)成像应用模式,并给出了典型用例;最后,在分析了该系统的星间通信需求的基础上,重点研究了双/多基地雷达回波信号实时保相转发技术和主/辅星高精度相对定位技术,并分别给出了解决方案,为新型双/多基地星载SAR系统方案设计奠定了技术基础.

摘要： 本论文针对新型双/多基地星载SAR系统,首先介绍了其系统构型,此基础上分析了其系统特性,该系统的典型特征是辅星无需存储和数传等模块,其将接收到的雷达回波信号直接转发到主星上,从而极大降低了辅星的系统复杂度及成本;其次,针对该系统可实现低成本多星组网应用的特点,设计了单航过三维成像应用模式和多星拼幅高分辨率宽覆盖(HRWS)成像应用模式,并给出了典型用例;最后,在分析了该系统的星间通信需求的基础上,重点研究了双/多基地雷达回波信号实时保相转发技术和主/辅星高精度相对定位技术,并分别给出了解决方案,为新型双/多基地星载SAR系统方案设计奠定了技术基础.

摘要： 本论文针对新型双/多基地星载SAR系统,首先介绍了其系统构型,此基础上分析了其系统特性,该系统的典型特征是辅星无需存储和数传等模块,其将接收到的雷达回波信号直接转发到主星上,从而极大降低了辅星的系统复杂度及成本;其次,针对该系统可实现低成本多星组网应用的特点,设计了单航过三维成像应用模式和多星拼幅高分辨率宽覆盖(HRWS)成像应用模式,并给出了典型用例;最后,在分析了该系统的星间通信需求的基础上,重点研究了双/多基地雷达回波信号实时保相转发技术和主/辅星高精度相对定位技术,并分别给出了解决方案,为新型双/多基地星载SAR系统方案设计奠定了技术基础.

摘要： 本论文针对新型双/多基地星载SAR系统,首先介绍了其系统构型,此基础上分析了其系统特性,该系统的典型特征是辅星无需存储和数传等模块,其将接收到的雷达回波信号直接转发到主星上,从而极大降低了辅星的系统复杂度及成本;其次,针对该系统可实现低成本多星组网应用的特点,设计了单航过三维成像应用模式和多星拼幅高分辨率宽覆盖(HRWS)成像应用模式,并给出了典型用例;最后,在分析了该系统的星间通信需求的基础上,重点研究了双/多基地雷达回波信号实时保相转发技术和主/辅星高精度相对定位技术,并分别给出了解决方案,为新型双/多基地星载SAR系统方案设计奠定了技术基础.

摘要： 本论文针对新型双/多基地星载SAR系统,首先介绍了其系统构型,此基础上分析了其系统特性,该系统的典型特征是辅星无需存储和数传等模块,其将接收到的雷达回波信号直接转发到主星上,从而极大降低了辅星的系统复杂度及成本;其次,针对该系统可实现低成本多星组网应用的特点,设计了单航过三维成像应用模式和多星拼幅高分辨率宽覆盖(HRWS)成像应用模式,并给出了典型用例;最后,在分析了该系统的星间通信需求的基础上,重点研究了双/多基地雷达回波信号实时保相转发技术和主/辅星高精度相对定位技术,并分别给出了解决方案,为新型双/多基地星载SAR系统方案设计奠定了技术基础.

摘要： 传统SAR成像处理通常是在录取完一个合成孔径长度的数据后才开始,即数据录取过程中成像处理系统处于空闲状态,这会导致计算资源利用率下降.为了解决这个问题,本文提出了一种基于子孔径数据流的星载SAR实时成像算法,本算法可以在系统录取较短数据后就开始成像处理.子孔径数据经过CS-Dechirp处理后可以得到较低分辨率的复值图像,在数据录取的同时,子孔径复值图像会不断生成,通过对这些较低分辨率的子孔径复值图像进行相干拼接,会使图像分辨率逐渐提高并最终得到全分辨的图像.点目标仿真和实测数据的成像结果已证实了本算法的有效性.

摘要： 传统SAR成像处理通常是在录取完一个合成孔径长度的数据后才开始,即数据录取过程中成像处理系统处于空闲状态,这会导致计算资源利用率下降.为了解决这个问题,本文提出了一种基于子孔径数据流的星载SAR实时成像算法,本算法可以在系统录取较短数据后就开始成像处理.子孔径数据经过CS-Dechirp处理后可以得到较低分辨率的复值图像,在数据录取的同时,子孔径复值图像会不断生成,通过对这些较低分辨率的子孔径复值图像进行相干拼接,会使图像分辨率逐渐提高并最终得到全分辨的图像.点目标仿真和实测数据的成像结果已证实了本算法的有效性.

摘要： 传统SAR成像处理通常是在录取完一个合成孔径长度的数据后才开始,即数据录取过程中成像处理系统处于空闲状态,这会导致计算资源利用率下降.为了解决这个问题,本文提出了一种基于子孔径数据流的星载SAR实时成像算法,本算法可以在系统录取较短数据后就开始成像处理.子孔径数据经过CS-Dechirp处理后可以得到较低分辨率的复值图像,在数据录取的同时,子孔径复值图像会不断生成,通过对这些较低分辨率的子孔径复值图像进行相干拼接,会使图像分辨率逐渐提高并最终得到全分辨的图像.点目标仿真和实测数据的成像结果已证实了本算法的有效性.

摘要： 本发明涉及雷达探测技术领域，尤其涉及一种星载下视探冰合成孔径雷达传输路径计算方法，包括：获取地球模型参数、星载下视探冰合成孔径雷达的系统参数及回波仿真参数；回波仿真参数包括方位时刻序列，以及转动地心坐标系下的天线位置序列和冰内目标位置；在南极、北极或其他被冰覆盖的待探测区域，以地球表面之上为空气介质、地球表面之下为冰介质，对于每一个方位时刻，求解相应传输路径在冰介质中对应的地心角，进而分别确定传输路径在空气介质和冰介质中的长度；传输路径连接对应的天线位置与冰内目标位置，且位于发射天线波束范围之内。本发明能够更为准确地确定传输路径，为雷达成像、回波仿真等提供技术支持。

摘要： 本发明涉及一种星载合成孔径雷达整星阶段板间相位差的远场测量方法。本发明的方法包括如下步骤：第一步，根据天线子阵尺寸及几何排布确定远场测试条件并建立星地连接状态；第二步，获取单TR定标数据；第三步，对获取的定标数据进行脉冲压缩和脉冲间相干积累，获得峰值点幅度和相位；第四步，剔除奇异值数据，并进行相位解缠绕。第五步，相位数据处理，得到板间相位差的估计值。本发明对地面设备的要求简单，能够在少量星上操作的情况下，快速获取板间相位差，克服了天线进场测试对测试条件和测试设备要求高、测试周期长、风险高等缺点。

摘要： 本发明提供了星载合成孔径雷达海洋场景观测雷达增益设置方法及系统，包括：从海面风场预报产品中获取卫星拟观测区域的海域海面风场预报数据，并对所述海域海面风场预报数据进行处理，得到处理后的海面风场预报数据；将所述处理后的海面风场预报数据以及雷达系统参数作为地球物理模式函数的输入，反演星载SAR观测时刻海面后向散射系数；基于星载SAR观测时刻海面后向散射系数和处理后的海面风场预报数据结合手动增益控制参数计算式计算手动增益控制参数，本技术方案解决了现有技术中由于人工设置雷达增益参数不当导致的海洋场景有效观测数据占比不高的问题。

摘要： 本发明公开了一种星载雷达组件及含有其的星载合成孔径雷达，属于雷达技术领域，星载雷达组件包括：安装支撑本体；有源模块，安装在安装支撑本体上；阵上电子设备，安装在安装支撑本体上；天线阵面，安装在安装支撑本体上；波导馈线，阵上电子设备和天线阵面分别通过波导馈线与有源模块电气连接；导热结构，设置在安装支撑本体上，导热结构位于有源模块和阵上电子设备之间构成导热通路，导热通路用于将有源模块内产生的热量传导到阵上电子设备上。本发明的安装支撑本体上设有的导热结构位于有源模块和阵上电子设备之间构成导热通路，导热通路能够将有源模块内产生的热量传导到阵上电子设备上，使得星载雷达组件能够更好的承受极端的高低温环境。

摘要： 本发明涉及一种星载合成孔径雷达整星阶段板间相位差的远场测量方法。本发明的方法包括如下步骤：第一步，根据天线子阵尺寸及几何排布确定远场测试条件并建立星地连接状态；第二步，获取单TR定标数据；第三步，对获取的定标数据进行脉冲压缩和脉冲间相干积累，获得峰值点幅度和相位；第四步，剔除奇异值数据，并进行相位解缠绕。第五步，相位数据处理，得到板间相位差的估计值。本发明对地面设备的要求简单，能够在少量星上操作的情况下，快速获取板间相位差，克服了天线进场测试对测试条件和测试设备要求高、测试周期长、风险高等缺点。

摘要： 本发明提供了星载合成孔径雷达海洋场景观测雷达增益设置方法及系统，包括：从海面风场预报产品中获取卫星拟观测区域的海域海面风场预报数据，并对所述海域海面风场预报数据进行处理，得到处理后的海面风场预报数据；将所述处理后的海面风场预报数据以及雷达系统参数作为地球物理模式函数的输入，反演星载SAR观测时刻海面后向散射系数；基于星载SAR观测时刻海面后向散射系数和处理后的海面风场预报数据结合手动增益控制参数计算式计算手动增益控制参数，本技术方案解决了现有技术中由于人工设置雷达增益参数不当导致的海洋场景有效观测数据占比不高的问题。

摘要： 本公开提供一种超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法及装置，涉及星载合成孔径雷达成像处理技术领域。该方法包括：获取星载SAR的基带回波信号；在WGS84坐标系下，获取卫星天线相位中心的运动轨迹；根据运动轨迹，确定零多普勒位置处于第一预设像素位置的地面特定目标点；计算地面特定目标点与卫星天线相位中心之间的距离历程，根据距离历程，确定使地面特定目标点聚焦至第一预设像素位置的匹配滤波器；对基带回波信号进行二维傅里叶变换，得到二维频域信号；利用匹配滤波器对二维频域信号进行匹配滤波，将匹配滤波后的二维频域信号进行二维逆傅里叶变换，得到地面特定目标点的聚焦目标图像。

摘要： 本发明涉及基于星载合成孔径雷达干涉测量技术监测输电线路杆塔倾斜的方法，属于输电线路杆塔倾斜监测技术领域。该方法包括输电杆塔SAR图像预处理、时序SAR图像中输电杆塔识别、输电杆塔倾斜提取、输电线路杆塔倾斜的测量四大步骤。本发明方法可以有效解决人工巡检效率低下、存在巡检盲区等问题，并实现输电线路杆塔的准实时监测，得到大区域、长周期并且准确的结果，易于推广应用。

摘要： 本发明公开了一种星载合成孔径雷达影像的时序干涉处理算法，包括以像素为单位求解时序相干系数，通过设定的阈值范围对相干系数的筛选，计算候选点像素的振幅离差指数，当振幅离差指数小于0.35，同时相干系数大于等于0.65时，选取散射体作为时相稳定点，在充分考虑相干系数和振幅离差指数的基础上，结合相位信息对候选点进行综合分析，利用Delaunay不规则三角网建立PS网络模型，将相位值转换为监测目标累积形变量和时序形变速率；在稳定点提取与分析过程中，综合考虑相干系数和振幅离差特性，同时加入相位稳定的统计检验，利用特征点匹配及形变识别技术，能克服时下低相干区域选点参数的不足的问题，并可以保证选取稳定点的密度和精度。

摘要： 本发明涉及一种星载合成孔径雷达系统幅相误差补偿方法，所述方法包括：步骤1、对雷达获得的数据在方位向上多帧求均值后，采用加窗匹配滤波算法获取线性调频信号的幅度和相位误差信息；步骤2、根据幅度和相位误差信息，采用Remez算法设计复系数FIR滤波器；步骤3、对得到的复系数FIR滤波器在时域进行加窗处理抑制带内抖动；步骤4、对FIR滤波器进行回波进行补偿后，进行脉冲压缩计算其峰值旁瓣比、‑3dB宽度扩展系数性能指标；步骤5、提取残余误差，根据残余误差更新Remez算法中的误差加权函数，再次采用Remez算法设计FIR滤波器迭代补偿回波，直到性能指标出现拐点为止。