[发明专利]高分辨率微波成像卫星星地一体化仿真方法

说明书

本发明提供了一种高分辨率微波成像卫星星地一体化仿真方法，其包括以下步骤：步骤一，星地全链路误差梳理；步骤二，误差影响分析与建模；步骤三，雷达目标回波仿真；步骤四，成像处理；步骤五，成像结果评估。本发明从高分辨率微波成像卫星的星地一体化指标可实现角度详细梳理了星地全链路误差因素，并从影响因素指标的工程实现可行性方面对在轨标定需求进行了分析；对关键影响因素进行了误差影响分析和建模；然后基于影响因素误差模型及其与星地一体化指标的联系提出了一套雷达目标回波仿真方法；之后构建回波数据成像处理框架和流程；最后给出对成像处理结果的评估方法。

技术领域

本发明涉及一种航天系统技术领域，具体地，涉及一种高分辨率微波成像卫星星地一体化仿真方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)卫星以其特有的全天时、全天候对地观测的特点，得到了各科技强国的重视和大力发展，SAR图像在国民经济和国防建设上均具有广阔的应用前景。高分辨率SAR卫星一直是发展的重点和难点，也雷达卫星发展的主要方向。

星载SAR图像质量指标的实现涉及卫星平台、载荷、空间传输、地面处理、地面定标、地理信息库等多种星地复杂要素，因此也称为星地一体化指标。星地一体化指标主要包括分辨率、成像带宽、峰值旁瓣比、积分旁瓣比、定位精度、辐射精度等。对于高分辨率星载SAR系统，星地一体化指标涉及的影响因素更多，对各因素的指标要求更高，有些需要进行在轨标定。因此，星地一体化指标的实现需要卫星系统和地面系统紧密合作，共同开展研究和攻关。对于一套已经设计好的星地一体化指标，为验证其合理性和可实现性，需要在现有产品设计状态的基础上开展星地一体化仿真验证和评估工作。这里需要强调的是，星地一体化指标的仿真验证与星地一体化指标的设计是个相反的过程，切勿混淆逻辑。星地一体化仿真内容主要包括影响因素梳理建模分析、雷达目标回波仿真和成像处理。关于星地一体化指标的设计，北航的于泽等人给出了详细的设计过程；关于回波仿真，张仕山，靳学明提出一种新的时频混合算法，中科院电子所岳海峡在学位论文中详述回波模拟的理论及模拟源硬件的实现方案；关于成像处理，德国的Alberto Moreira，Josef Mittermayer和RolfScheiber提出了经典的ECS算法，北航的王鹏波等人提出了针对滑动聚束和TOPSAR模式提出了高效的三步成像算法。但是以上研究大多是局限于星地一体化仿真中的某一部分的理论研究和应用，缺少星地一体化指标仿真评估的整个流程设计和流程中各模块的详细实现方案。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高分辨率微波成像卫星星地一体化仿真方法，其从高分辨率微波成像卫星的星地一体化指标可实现角度详细梳理了星地全链路误差因素，并从影响因素指标的工程实现可行性方面对在轨标定需求进行了分析；对关键影响因素进行了误差影响分析和建模；然后基于影响因素误差模型及其与星地一体化指标的联系提出了一套雷达目标回波仿真方法；之后构建回波数据成像处理框架和流程；最后给出对成像处理结果的评估方法。

根据本发明的一个方面，提供一种高分辨率微波成像卫星星地一体化仿真方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一，星地全链路误差梳理；

步骤二，误差影响分析与建模；

步骤三，雷达目标回波仿真；

步骤四，成像处理；

步骤五，成像结果评估。

优选地，所述步骤一中具体包括以下步骤：

步骤一十一，考虑的星地一体化指标包括方位向成像性能指标，距离向成像性能指标，定位精度和辐射精度；

步骤一十二，影响星地一体化指标的卫星平台和载荷误差因素梳理，包括平台时钟、姿态数据、轨道数据、SAR系统参数和SAR天线参数；

步骤一十三，影响星地一体化指标的空间误差因素梳理，包括电离层的群延迟、衰减、色散和闪烁以及大气层的延迟、衰减；