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主题

1 篇 成像处理
1 篇 合成孔径雷达
1 篇 摄动动力学模型
1 篇 精确标定
1 篇 地球同步轨道

机构

1 篇 中国科学院大学

作者

1 篇 江冕

语言

1 篇 中文

检索条件"主题词=摄动动力学模型"

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排序：

轨道运动对地球同步轨道SAR成像的影响及精确标定方法

轨道运动对地球同步轨道SAR成像的影响及精确标定方法

引用

作者：江冕中国科学院大学

学位级别：博士

地球同步轨道合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar，简称GEOSAR)具有波束瞬时覆盖面积大、重访周期短、持续对地观测能力等特点，在灾害监测、资源探测、军事侦察等民用和军用领域具有重要的应用价值。针对地球同步轨... 详细信息

地球同步轨道合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar，简称GEOSAR)具有波束瞬时覆盖面积大、重访周期短、持续对地观测能力等特点，在灾害监测、资源探测、军事侦察等民用和军用领域具有重要的应用价值。针对地球同步轨道SAR高轨道与长合成孔径时间的特殊性，本论文深入分析了地球同步轨道SAR轨道摄动机理，明确了地球同步轨道SAR的实际在轨运动情况，并重点围绕轨道运动对地球同步轨道SAR成像的影响，以及成像工作期间内卫星轨道精确标定的原理与方法开展系统研究。论文的主要贡献和创新性成果包括:\n 针对长合成孔径时间内地球同步卫星受轨道摄动影响严重、卫星的运动不可视为传统二体运动的问题，深入分析了对地球同步轨道SAR成像有影响的主要摄动力及其特性，建立了精确的轨道摄动动力学模型，并将摄动力按照长期项、长周期项、短周期项进行进一步分解，以阐明地球同步轨道SAR的实际在轨运动情况，为后续开展轨道运动对地球同步轨道SAR成像影响的研究奠定基础。\n 针对轨道运动对地球同步轨道SAR成像影响的问题，建立了轨道受摄运动导致的轨道根数误差模型，提出了一种地球同步轨道SAR1-4阶的多普勒参数解析计算方法，计算公式可以显式的表明轨道根数与多普勒参数之间的关系。在此基础上，建立了轨道运动相位误差模型，将卫星轨道运动对SAR成像影响分析延伸到SAR相位历史域，深入分析轨道运动对多普勒参数的影响及产生的附加相位调制。仿真结果表明，轨道运动在地球同步轨道SAR成像工作期间内导致严重的二次相位误差，会造成图像散焦。\n 针对地球同步轨道SAR卫星的定轨精度要求和低轨SAR显著不同，实际在轨工作的定轨精度要求亟待分析的问题，利用蒙特卡洛法对地球同步轨道SAR定轨精度进行了系统分析。在此基础上，针对地球同步轨道SAR典型应用模式下的成像处理、几何定位和差分干涉需求，以及中等倾角和小倾角地球同步轨道SAR两种轨道构型，提出了完整、定量的定轨精度要求，为衡量现有定轨技术精度能否满足地球同步轨道SAR的应用需求提供了依据。\n 针对现有定轨技术精度尚不能满足地球同步轨道SAR成像需求的问题，一方面，从改善成像工作期间的轨道精度的角度，提出了一种基于辅助相位信息的地球同步轨道SAR短弧段轨道精化方法。通过地球同步轨道SAR相位标定系统，采用匹配滤波器脉冲压缩的方法从回波数据中提取标定信号相位。然后利用辅助相位信息，建立长合成孔径时间内的非线性运动模型与观测模型，采用容积卡尔曼滤波方法对成像工作期间的短弧段轨道进行精化。仿真结果表明，短弧段轨道精度从几十米量级精化提升至米级，能够满足地球同步轨道SAR成像处理需求。\n 另一方面，从有针对性的改善成像工作期间内的事后轨道精度的角度，探索了利用地球同步轨道SAR信号处理技术改善事后轨道精度的方法。提出了一种基于RD定位模型的切向误差标定方法，通过对RD定位模型进行参数优化，改善地球同步轨道SAR成像工作期间的切向位置精度。提出了一种基于GCP的径向和法向误差标定方法，通过利用地面控制点求解非线性方程的方法反演轨道参数，提高径向和法向精度，并给出了初步的算法流程。\n 综上所述，本论文在地球同步轨道SAR轨道运动对成像的影响、定轨精度要求分析、成像工作期间的轨道精确标定方法研究方面取得了一定的研究成果，为地球同步轨道SAR卫星定轨技术的发展提供了依据，同时为地球同步轨道SAR实现高精度的成像处理提供了支撑。

关键词：地球同步轨道合成孔径雷达精确标定摄动动力学模型成像处理

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