《編隊衛星SAR空時信號處理研究》是依託電子科技大學,由朱立東擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：編隊衛星SAR空時信號處理研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱立東
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
編隊衛星合成孔徑雷達（SAR）可以較好地解決高解析度和大測繪頻寬之間的矛盾，可以同時獲得寬域、高方位解析度的地面場景SAR圖像，且能大大提高對地面慢速移動目標的檢測能力。本項目利用多顆具有SAR功能的小衛星構成廣義的多輸入多輸出（MIMO）系統，利用MIMO空域合成方法，對發射和接收信號進行聯合處理以獲得編隊衛星SAR高解析度圖象。針對分散式小衛星SAR的信道特點，對廣義MIMO信道進行建模；研究廣義MIMO信道模型下編隊衛星SAR的模糊函式，並對模糊函式進行仿真，得出基於模糊函式的編隊衛星SAR距離/方位解析度；對不同小衛星SAR的回波信號進行空域合成，提高成像解析度；研究編隊構形對成像的影響，提出最優編隊構形方法；建立編隊衛星SAR空時信號處理軟體仿真平台。本項目的研究具有理論意義，為分散式小衛星SAR的實際套用提供指導。
結題摘要
傳統單星SAR受距離向和方位向都卜勒模糊的限制，難以同時滿足高解析度和大測繪頻寬的成像要求，而編隊衛星SAR可以較好地解決該問題，利用多顆衛星距離向和方位向的頻譜差異，對頻譜進行合成來同時滿足高解析度和大測繪頻寬的SAR圖像要求。本項目圍繞利用編隊衛星SAR提高解析度和測繪頻寬的目標展開研究，包括編隊衛星SAR的廣義MIMO信道模型，編隊衛星SAR距離向/方位向解析度，編隊衛星SAR成像算法，編隊構形對成像的影響，編隊衛星SAR系統MIMO信號處理軟體仿真平台。取得的研究成果包括：參考3GPP TR25.996協定，並考慮分散式星載SAR系統下行鏈路的實際傳輸環境，建立了分散式星載SAR系統下行鏈路的MIMO信道模型。考慮地球自轉、地球曲率及衛星軌道等因素，建立了星載SAR衛星繞地飛行模型，推導了星載SAR模糊函式的表達式，地球自轉會使星載SAR的模糊函式分辯單元軸向有一定的偏轉，而地球曲率會影響模糊函式所表示的解析度。提出了場景中心偏移的偏航導引方法，修正了多發多收編隊衛星SAR回波信號的中心都卜勒偏移，降低了成像算法的複雜度；建立了場景中心偏移的編隊衛星SAR回波信號模型和方位向非均勻採樣模型，並基於該模型提出了一種方位周期性非均勻採樣頻譜重構方法，有效解決了因非均勻採樣導致的頻譜畸變和圖像模糊問題；基於對不同傳輸路徑的誤差補償和對方位向非均勻採樣的頻譜重構，提出了編隊衛星SAR的成像處理方法，並基於OCD-LFM發射波形實現了編隊衛星SAR的無模糊成像；為減輕編隊衛星SAR對稀疏場景回波信號的採集與傳輸負擔，提出了編隊衛星SAR一維壓縮感知成像方法和編隊衛星SAR二維壓縮感知方法，分別從時間維和空間維降低了成像所需數據量，並得到了高質量的成像結果。分析推導了直線編隊和圓形編隊方位向和距離向解析度，以及與衛星基線之間的關係。當基線滿足一定條件時，方位向和距離向解析度均和衛星數量有關係，圓形編隊可以同時提高方位向和距離向解析度，而直線編隊只能提高方位向解析度。此外，根據該領域國內外最新發展狀況，還拓寬了研究範圍，包括：編隊衛星SAR發射信號波形的最佳化設計，星載SAR回波信號模擬，編隊衛星SAR的模糊函式，以及星載SAR海雜波檢測等技術。本項目所取得的研究成果將有助於推動編隊衛星SAR系統走向實用化，為以後立項提供技術支撐。
