论文部分内容阅读
地球同步轨道合成孔径雷达(GeosynchronousEarthOrbitalSyntheticApertureRadar，Geo-SAR)具有重访周期短，观测区域大的优势，可以对大面积热点区域进行长时间观测，对于地震监测、土壤湿度监测和军事侦察等应用领域具有重要意义。针对这一新体制星载SAR的若干关键技术，本论文开展了相关的研究工作，主要的工作和创新性成果体现在以下几个方面: 1、建立了适用于Geo-SAR系统的精确“星-地”几何模型，该模型考虑了轨道偏心率、地球扁率及自转这三个因素。基于该模型推导了卫星运动参数，并反演和分析了卫星和波束的速度、经纬度、星下点轨迹、卫星轨迹和波束覆盖性能，基于卫星姿态角提出了星载SAR斜视角计算方法。利用结论对(LowEarthOrbitalSAR)Leo-SAR、(MediumEarthOrbitalSAR)Meo-SAR和Geo-SAR进行仿真对比。 2、基于传统星载SAR的系统参数计算方法，推导并分析了Geo-SAR的多普勒带宽、分辨率、合成孔径时间、天线最小面积、波位设计、模糊比以及NEσ0等问题，并进行仿真实验。 3、基于轨道模型提出了高精度的Geo-SAR多普勒中心和调频率的解析计算公式，并进一步提出了具有统一矢量形式的Geo-SAR的1-6阶多普勒参数计算公式。分析了地球形状摄动带谐项J2、J3和J4以及姿态导引和波束指向误差对星载SAR的1-6阶多普勒参数的影响，并进一步对Leo-SAR/Meo-SAR/Geo-SAR做仿真分析对比。 4、提出了ACNM(AccurateCoordinateNumericModel)模型，可以有效地模拟Geo-SAR的原始回波信号，同时可以评价拟合距离等式的精度。提出了适用于Geo-SAR的DRM-n(nth-orderDopplerparameterRangeModel)模型，并推导其在距离频域/方位时域、距离多普勒域和二维频域的参考频谱。利用多普勒参数使等效斜视模型精度最优化，给出了一种普适的Leo-SAR距离模型精度分析方法。 5、采用BP算法对5m分辨率条带式Geo-SAR系统成像，得到良好的聚焦结果;进一步地，基于DRM-5模型得到了一种新的频域算法FDA，该算法可以对300km距离测绘带宽、5m分辨率条带式Geo-SAR系统成像，并可以得到良好的聚焦结果，解决了信号距离向空变的技术难题。