多模式星载SAR回波数据通用模拟方法研究

发布时间：2020-06-21 15:42

【摘要】：星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种搭载在卫星上,利用合成孔径原理实现高分辨率微波成像的对地观测系统。由于具备全天时、全天候以及一定穿透地表能力的特点,所以在军事、民用等领域有着广泛的应用。随着科技的发展和需求的增加,星载SAR朝着多模式、多极化、高效性等趋势发展。为了支撑星载SAR地面处理系统正常工作,会对星载SAR回波仿真系统提出更高的要求,在保证星载SAR回波仿真系统满足实际系统工作特点的同时,还要求其能具备真实性以及高效性,因此给星载SAR回波模拟系统的设计带来了巨大的挑战。本文针对多模式星载SAR回波系统提出一种通用的模拟方法。通过介绍星载SAR基础技术,展现星载SAR回波系统的工作特性。然后详细地阐述不同工作模式下星载SAR的工作特点,借助其共通性将多个模式统一到一个系统中。通过改进相关算法,利用并行架构提升系统的性能,并通过引入多种真实系统误差,提高模拟的真实性。首先,研究低轨道星载SAR基础技术,重点介绍了卫星平台建模、目标建模、有效载荷建模以及星地几何建模四个方面,展示了多模式星载SAR基本工作特点。其次,研究了同步轨道星载SAR回波模拟相关的关键技术。通过对比低轨道和同步轨道星载SAR工作上的不同特点,从轨道建模、斜距建模两个个角度进行阐述,来研究同步轨道星载SAR回波模拟技术。最后,借助距离频域脉冲相干法建立多模式星载SAR回波数据生成模型,为体现真实性,引入模糊度模拟。并将该通用模拟方式移植到两种模拟系统中进行验证。一种是基于地面计算平台设计的多模式星载SAR回波模拟系统,实验表明,该系统能够有效地进行多种工作模式下回波数据的模拟。另一种则是基于低功耗GPU计算平台设计的能进行实时成像的星载SAR回波模拟验证系统,实验验证了其有效性的同时,亦证明其实时性的特点,为今后研究星载SAR技术发展奠定基础。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN958;V443.2
【图文】：

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星载ＳＡＲ轨道六要数示意图可以描述为１６５１：逡逑Ａ逡逑图２－１星载ＳＡＲ轨道六要数逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｉｘ邋ｅｌｅｍｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ邋ＳＡＲ邋ｏｒｂｉｔ逡逑图２－１中，ＸＹ平面表示赤道平面，Ｚ轴指向北极，Ｓ表示卫星，Ｐ表示近地点，逡逑Ａ表示升交点，／表示真近点角。逡逑建立椭圆轨道模型可得［６５］：逡逑ｒ＝冲 Ａ邋逦式（２－３）逡逑１邋＋邋ｅｃｏｓ／逡逑１０逡逑

【参考文献】

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7 刘向阳;曾操;王静;赵卫伟;;一种二维频域SAR回波仿真的改进方法[J];西安电子科技大学学报;2013年03期

8 雍延梅;郑陶冶;;基于星载SAR的原始数据压缩算法[J];中国电子科学研究院学报;2013年01期

9 陈祺;黄海风;董臻;梁甸农;何峰;;方位向电扫描SAR系统参数设计与仿真验证[J];国防科技大学学报;2012年05期

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2 郑侃;分布式星载SAR回波模拟器设计与实现[D];电子科技大学;2013年

3 袁幸伟;摄动因素对航天器轨道设计的影响分析[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 刘波;高分辨机载SAR成像算法及实时成像系统研究[D];西安电子科技大学;2009年

5 苏宇;星载SAR原始回波信号并行模拟[D];中国科学院研究生院（电子学研究所）;2007年

6 荣柱;合成孔径雷达成像及处理研究[D];西安理工大学;2007年

本文编号：2724273