地球同步轨道SAR关键技术研究

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1、中国科学院大学UniVersityofChineseAcademyofSciences博士学位论文地球同步轨道SAR关键技术研究2013年6月studyonKeyTechnologyofGeosvnchronousEarthOrbitalSARIje0SVnCnronOUSEartnUrbltalSAKByZhaoBin舀iADissertationSubmittedtoTheUniVersityofChineseAcademyofSciencesInpartialful6Umentofthereq

2、uirementForthedegreeofDoctorofPhilosophyInstituteofElectroⅡics，ChineseAcademyofSciencesJune2013研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所作的任何贡献均

3、已在学位论文中作了明确说明并表示了谢意。特此申明。签名：圣f京：珀期：加，I』．了，关于学位论文使用权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所关于保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；③电子所可允许学位论文被查阅或借阅；④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：挞焉靠日期：≯哆，占．君聊签名耢吼

4、训，们摘要地球同步轨道合成孔径雷达(GeoSynchmnousEarthOrbitalSynmeticApenureRadar，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：l、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

5、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、(MediumEarmOrbitalSAR)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NEoo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—

6、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止、以和五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．SA刚Meo—SA刚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DItM-n(础一order

7、DopplerparameterRangeModel)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，并可以得到地球同步轨道SAR关键技术研究良好的聚焦结果，解决了信号距离向空变

8、的技术难题。关键词：地球同步轨道合成孔径雷达(Geo—SAR)，轨道模型，姿态控制，系统参数，高阶多普勒参数，信号模型，成像算法AbstractGeosynchronousEanhorb渤lSyr油eticApem鹏Radar(Geo—SAR)haStheadValltagesofshortreVisitcycleandlargeobseⅣationarea，aJlditcaJlbeemployedtoobtainthedataofla玛eexpectedzone．T