星機(jī)雙基地SAR系統(tǒng)總體與同步技術(shù)研究.pdf

1、雙基地SAR具有隱蔽性強(qiáng)、抗干擾、信息獲取豐富、可前視成像等諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域的主要研究熱點(diǎn)之一。早期研究以對稱體制為主，如：衛(wèi)星發(fā)射/衛(wèi)星接收、飛機(jī)發(fā)射/飛機(jī)接收等。隨著這類系統(tǒng)的不斷發(fā)展，非對稱體制的雙基地SAR也逐漸成為一種新的研究方向。 本文以低軌道雷達(dá)衛(wèi)星發(fā)射、飛機(jī)接收的組合—星機(jī)雙基地SAR為研究對象，在未來雷達(dá)衛(wèi)星星座的支持下，該系統(tǒng)可將星載SAR覆蓋面大、安全性好和機(jī)載SAR機(jī)動靈活、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合

2、在一起，具有廣闊的應(yīng)用前景。星機(jī)雙基地SAR在理論和技術(shù)上都面臨很多挑戰(zhàn)。首先，目前相對更成熟的機(jī)載雙基地SAR、星載雙基地SAR的很多理論無法直接應(yīng)用，需重新研究；第二，由于雷達(dá)衛(wèi)星的速度遠(yuǎn)快于飛機(jī)，收、發(fā)波束足跡的空間同步是關(guān)系到星機(jī)雙基地SAR能否具有實(shí)用價值的最核心技術(shù)。這里的空間同步涉及兩方面：一是如何盡可能地提高場景長度，二是如何實(shí)現(xiàn)空間同步誤差的補(bǔ)償；第三，與其它類型的雙基地SAR類似，時間、頻率、相位同步也是必須解決的關(guān)

3、鍵技術(shù)。 本文針對上述問題，開展了較為系統(tǒng)的研究，完成的主要工作和貢獻(xiàn)如下： 1)較全面地研究了星機(jī)雙基地SAR的系統(tǒng)理論。研究了主要技術(shù)指標(biāo)所能取得的量級、飛機(jī)飛行參數(shù)的約束條件、工作模式、距離史、多普勒參數(shù)、信號模型等內(nèi)容。 2)分析了空間、時間、頻率、相位四種同步誤差對系統(tǒng)性能指標(biāo)的影響，明確了各種同步機(jī)制的必要性，推導(dǎo)了對“剩余同步誤差”的量化指標(biāo)要求。 3)針對已有文獻(xiàn)中一種基于“雙向滑動聚束式

4、”空間同步方法(DSS方法)所做的幾條影響實(shí)用性的假設(shè)：衛(wèi)星沿直線勻速飛行、地球表面是一個平面、飛機(jī)與衛(wèi)星平行飛行，對原方案的控制模型進(jìn)行了改進(jìn)，使該方法更加實(shí)用化。 4)針對DSS方法場景長度偏短的缺點(diǎn)，提出了一種基于“衛(wèi)星寬波束/飛機(jī)反向滑動聚束式”的空間同步方法。該方法可在方位分辨率相等的前提下，獲得更長的場景長度。 5)針對DSS方法所需成像算法復(fù)雜的缺點(diǎn)，提出了一種基于“雙寬波束式”的空間同步方法。由于收、發(fā)雙

5、方均無需波束指向控制，成像算法簡單?！皩挷ㄊ邮帐健笔恰半p寬波束式”中衛(wèi)星波束展寬倍數(shù)等于1的一種特例，由于無需改動衛(wèi)星波束，可應(yīng)用于非合作式系統(tǒng)。 6)對已有文獻(xiàn)中一種只能用于“雙向滑動聚束式”的空間同步誤差補(bǔ)償方法進(jìn)行了改進(jìn)，改利用直達(dá)波柵瓣為利用主瓣，使之可應(yīng)用于另外兩種模式。 7)對已有文獻(xiàn)中一些基于直達(dá)波的時間、頻率同步方法進(jìn)行了改進(jìn)，無需借助其它技術(shù)手段就能估計出直達(dá)波的多普勒質(zhì)心，從而可直接估計出時間、頻率