一种分布式小卫星立体阵基线误差估计方法

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1、２００８年８月西安电子科技大学学报（自然科学版）Ａｕｇ．２００８第３５卷第４期犑犗犝犚犖犃犔犗犉犡犐犇犐犃犖犝犖犐犞犈犚犛犐犜犢Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４一种分布式小卫星立体阵基线误差估计方法徐青１，廖桂生１，刘颖１，梁瞡２（１．西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室，陕西西安７１００７１；２．西安通信学院通信装备管理系，陕西西安７１０１０６）摘要：针对分布式小卫星立体阵中沿航向基线与垂直航向基线互相耦合及无法分别估计的难题，提出了一种新的分布式小卫星立体基线误差估计方法．在图像域，利用图像配准方法分离两类基线，并

2、通过图像配准与子空间分解的方法分别对两类基线误差进行估计．该方法操作简单，运算量小，估计精度达到了毫米级．关键词：分布式小卫星；基线误差估计；图像配准中图分类号：ＴＮ９５７文献标识码：Ａ文章编号：１００１２４００（２００８）０４０６６８０５３犇犫犪狊犲犾犻狀犲犲狉狉狅狉犲狊狋犻犿犪狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱犳狅狉犱犻狊狋狉犻犫狌狋犲犱狊犿犪犾犾狊犪狋犲犾犾犻狋犲狊１，犔犐犃犗犌狌犻狊犺犲狀犵１，犔犐犝犢犻狀犵１，犔犐犃犖犌犑犻狀犵２犡犝犙犻狀犵（１．ＫｅｙＬａｂ．ｏｆＲａｄａｒＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉ

3、ｎｇ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＸｉａｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＩｎｓｔ．，Ｘｉａｎ７１０１０６，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎ３Ｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｍａｌｌｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ，ｔｈｅａｌｏｎｇｔｒａｃｋｂａｓｅｌｉｎｅｃｏｕｐｌｅｓｗｉｔｈｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｔｒａｃｋｏｎｅｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｉｔｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉ

4、ｖｅｌｙ．Ａｎｅｗ３Ｄｂａｓｅｌｉｎｅｅｒｒｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｍａｌｌｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｓｅｐａｒａｔｅｓｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｂａｓｅｌｉｎｅｓｔｈｒｏｕｇｈｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｉｍａｇｅａｎｄｅｓｔｉｍａｔｅｓｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｂａｓｅｌｉｎｅｅｒｒｏｒｓｂｙｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄｓｕｂｓｐａｃｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉ

5、ｏｎ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｅａｓｙｔｏｏｐｅｒａｔｅｗｉｔｈａｓｍａｌｌａｍｏｕｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｍｌｅｖｅｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．犓犲狔犠狅狉犱狊：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｍａｌｌｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ；ｂａｓｅｌｉｎｅｅｒｒｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ天基雷达能从高空对较广区域进行观测，不受国界、天气及人员条件限制，具有很高的军事意义．分布式小卫星与传统的单星天基雷达相比，具有重量轻、体积小、研制周期

6、短、成本低、发射灵活、抗摧毁能力强等一［１］系列优点．其可同时实现合成孔径雷达（ＳＡＲ）成像、地面运动目标检测（ＧＭＴＤ）、干涉测高（ＩｎＳＡＲ）３大［２，３］功能．根据不同功能，需要小卫星群具有不同的编队构型．其中ＳＡＲ成像和ＧＭＴＤ要求小卫星群具有沿航向基线，最佳构型为沿航向呈直线排列；ＩｎＳＡＲ则需要分布式小卫星之间具有垂直基线．为了满足各个功能的不同要求、减少成本，要求小卫星群同时具有水平基线和垂直基线，即为空间三维立体分布．分布式小卫星基线误差的存在不可避免，这会影响３大功能的实现．ＳＡＲ成像时，利

7、用分布式雷达的空间自由度抑制各小卫星ＳＡＲ成像的多普勒模糊，而误差的存在会影响各个小卫星回波数据的联合处理，导致成像性能下降；动目标检测时，地面杂波对消性能受基线误差影响，会导致动目标测速及定位的性能严重下降；干涉测高时，误差的存在也会严重影响高程测量的精度．卫星基线误差的测量，仅仅利用测量仪器和轨［４］道控制设备很难达到足够的精度要求．普通阵列误差校正的经典算法仅适用于阵列接收少于阵元数的若干个点源信号，而小卫星分布式雷达接收的却是连片的地面反射回波，因而该类方法不能直接应用于分布式［５］小卫星的环境．现有

8、的针对分布式小卫星的阵列误差校正方法是基于线阵进行讨论的．文［６］给出了一种基于子空间分解的ＩｎＳＡＲ基线误差估计方法，但是该方法并不适用于立体阵，针对这一问题，笔者提出了一收稿日期：２００７０８２８基金项目：国家自然科学基金资助（６０４７２０９７）；教育部新世纪优秀人才基金联合资助作者简介：徐青（１９７９），女，助教，西安电子科技大学博士研究生，Ｅｍａｉｌ：ｘｕｑｉｎｇ＠ｍａｉｌ．ｘｉｄｉ