文档介绍：中国科学院空间科学与应用研究中心
博士学位论文
星载三维成像雷达高度计系统设计与误差分析
姓名:阎敬业
申请学位级别:博士
专业:空间物理学
指导教师:姜景山;张云华
20050501
摘要当前三维成像测量技术是国内外遥感领域的主要热点之一。在海洋卫星高度计基础上发展起来,结合了孔径合成技术和干涉测量技术的三维成像雷达高度计就是其中之一,侧重于高精度宽刈幅的海面高度测量。本论文是对三维成像雷达高度计系统的进一步深化研究。主要研究内容包括星载三维成像系统的设计、系统误差分析、系统级计算机仿真以及基于原理样机的若干实验。在借鉴国内外相关领域已有研究结果的基础上,系统地总结了与三维成像高度测量技术有关的基本理论,分析了影响高度测量精度的各种因素,提出了系统误差检测和补偿的方法。同时,对系统辐射测量精度、天线方向图在轨定标、硬件系统失真的定标和补偿以及高度测量误差的定标进行了全面的分析,对可能达到的定标精度进行了讨论。进行了星载三维成像雷达高度计的系统设计。建立了第一一套三维成像雷达高度计系统级仿真模型。最后,总结了在原理样机基础上的开放实验、飞行试验和运动目标检测实验。本论文的研究结果表明,三维成像雷达高度计能够获得高精度的高度测量结果,特别是海面平均高度的测量及三维成像。关键词:三维成像雷达高度计;误差分析:信号失真补偿;系统定标:运动目标成像
—甌星载三维诚像雷达高度计系统设计与误差分析‘瓺猧:,,.瑃,畇瓵.,.瓼,,琱.,;:籩;;
豳录图邮栈涑鯥/藕欧堤匦浴图波形存储式胝缓铣善飨低晨蛲肌图孔径合成几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯图铣煽拙独状锔缮娌饬考负文P汀图ɡ胩斓椎鉕高度计几何模型⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图缮嬉欠桨讣负文P汀图上窀叨燃苹卦硌低呈滴镎掌图干涉相位估计误差随空间去相关系数△与视数的变化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图典型的相位累加式砜蛲肌图滤波器阶数对中频频谱的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯.图瞬ㄆ鞔矶灾衅灯灯椎挠跋臁图瞬ㄆ鞔谖撇ǘ灾衅灯灯椎挠跋臁图瞬ㄆ鞔庖种贫灾衅灯灯椎挠跋臁图缓铣善鞣炔黄胶舛灾衅灯灯椎挠跋臁图缓铣善飨辔环炔黄胶舛灾衅灯灯椎挠跋臁图缓铣善鞅菊裥孤抖越砥灯灯椎挠跋臁图缓铣善髦绷髌贫灾衅灯灯椎挠跋臁卫星及高度计图示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图高度训测高过程示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图海面回波卷积过程示意图.⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图脉宽有限海面照亮区域扩展过程示意图⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图海面平均回波功率和典型回波功率示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图脉宽有限足迹商径和最大照亮区域直径示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图粗糙海面脉宽有限足迹直径示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图雷达高度计海洋测量方式功能框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图非聚焦成像模式下,等效天线波束宽度与方位向分辨率是雷达作用距离⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯.图缮娌饬坎慰甲晗怠图靖拍钍疽馔肌图纠状锔叨燃萍负文P汀图Q蟊砻婧笙蛏⑸湎凳H肷浣堑暮波段微带天线阵列照片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图卦硌煜叻较蛲肌图上窭状锔叨燃圃砜蛲肌圈不同误差源对高度测量误差的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯函数调制的涑銎灯住图输出正交波形的波形存储式砜蛲肌图采样频率与输出信号最高频率的比例对输出频谱的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯,.变换精度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图状锵低臣蚧P汀图街止β史糯笃髂P汀藕欧窍咝允д婧蟮时域波形涤虿ㄐ巍图窍咝允д嫘藕怕龀逖顾醯慕峁图图图表目录
图三维成像雷达高度计的/信号仿真框阻⋯⋯⋯~⋯⋯⋯图煌旁氡认侣瞬ㄆ鞔矶杂成渚ǘ鹊挠跋臁图辔患觳ㄆ骰究蛲肌图辔患觳ㄆ魑蟛疃允涑鯟信号的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯.图嬖谙辔晃蟛钍保涑龅哪V怠图ぶ岷投讨嶂扔胂辔晃蟛畹墓叵怠图钩ズ蟮慕嵌裙乐滴蟛睢图孛娼徊娴憬峁埂图天线方向图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图宽带接收机原理框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.鲥图发射机原理框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图通过波形存储方法产生宽带数字藕旁砜蛲肌图任意波形产生器输出波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图输出信号的频谱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯..图频率综合器原理框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯