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GEO星机双基SAR高分辨率宽幅成像技术

批准号:
62101096
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
安洪阳
依托单位:
学科分类:
雷达原理与技术
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
安洪阳

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
地球同步轨道(GEO)星机双基SAR高分辨率宽幅成像技术,是一种利用GEO-SAR卫星作为照射源,接收站安装于机载接收平台的对地物高分辨率宽幅成像的新体制雷达成像技术,在侦察监视、灾害救援、国土测绘等领域具有重要的应用价值。然而,现有研究工作接收站均为固定波束指向,成像幅宽窄,未充分发挥GEO-SAR照射源提供的大幅宽成像潜力,应用场景仍然受限。本项目将围绕GEO星机双基SAR高分辨率宽幅成像的基础问题,开展高分辨率宽幅成像工作模式设计、回波建模与特性分析、二维空变均衡方法、无模糊成像方法等研究工作,突破二维非线性空变条件下的双基SAR观测模型高效构建方法等关键技术,并进行仿真验证。本项目的研究可以提高我国在星源照射双基SAR成像方面的基础研究水平和自主创新能力,具有重要的科学意义。
英文摘要
Geosynchronous (GEO) spaceborne-airborne bistatic SAR (GEO-SA-BiSAR) high-resolution wide-swath (HRWS) imaging is a novel radar technology for imaging ground targets with HRWS capabilities, whose transmitter is GEO SAR satellite and receiver is mounted on airborne receiver. It possesses great values in the fields of reconnaissance, surveillance, disaster rescue, land surveying, and so on. However, current researches are based on the fixed receiver beam. Thus the achievable imaging swath is narrow and the potential wide-swath imaging capability provided by the GEO illuminator is not realized, which restricts its application prospects. Focusing on the basic problems in GEO-SA-BiSAR HRWS imaging, this project will carry out HRWS imaging mode design, echo modeling and characteristic analysis, 2-D space variance equalization, unambiguous imaging algorithms and other research work. The key techniques, such as the efficient observation model formation method for bistatic SAR under 2-D nonlinear space variance conditions, are going to be broken through. At the same time, numerical simulations are utilized to verify the methods. The research of this project is of important scientific significance for improving the basic research level and the ability of independent innovation in bistatic SAR imaging with the illumination provided by satellite SAR in our country.
基于地球同步轨道(GEO)SAR卫星照射源的机载成像技术,以GEO SAR卫星作为照射源,接收站安装在机载平台,通过接收地面目标反射的卫星信号,协同完成成像探测,可对重点区域全天时、全天候成像监视,且执行任务持续时间长、响应速度快、生存能力强。.本项目旨在针对GEO星机双基SAR高分辨率宽幅成像技术中存在的基础理论和方法问题开展研究,解决其中的二维非线性空变条件下的双基SAR观测模型高效构建、方位欠采样条件下的无模糊高分辨率宽幅图像生成等关键科学问题,为国防应用奠定理论和技术基础。该项目进展顺利,完成了全部的研究内容。发表学术论文17篇,其中IEEE Trans论文13篇,申请国家发明专利5项,培养研究生3名,参加IEEE Radar Conference、IGARSS等国内外顶级会议6次。.主要研究内容和重要结果包括:.(1)建立了GEO星机双基SAR的空间几何构型,导出了成像空间分辨率与几何参数及系统参数的定量关系表达式,提出高分辨成像的机载接收平台飞行参数设计方法;研究了机载平台接收俯仰向宽幅场景回波的工作模式和处理流程,在不降低接收信号能量条件下实现宽幅场景回波稳健接收。.(2)导出了双基SAR传播时延模型与距离模型;分析了接收站不同工作模式、速度条件下的多普勒模糊特性,揭示了距离徙动、距离方位耦合、多普勒参数随距离-方位的二维空变规律,并导出各阶空变特性的约束条件。 .(3)提出了适用于GEO星机双基SAR高分辨率宽幅成像的空变距离徙动校正、距离方位解耦合及多普勒参数均衡方法,构建了二维非线性空变条件下大幅宽成像场景与回波数据之间的高效高精度映射关系。.(4)构建了无模糊成像的观测模型;分析了成像场景的结构特性;将无模糊成像问题建模为回波等式约束条件下的联合稀疏与低秩最优化问题,提出了适用于高分辨率宽幅成像高维回波数据的快速无模糊成像方法。.以上成果,可以提高我国在GEO星机双基SAR高分辨率宽幅成像领域的基础研究水平和自主创新能力,具有重要的科学意义和广阔的应用前景。
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