分布式卫星系统中InSAR成像精度及测速精度研究

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分布式卫星合成孔径雷达(SAR)系统是国外最近提出的一个面向二十一世纪的新的SAR系统,它由一组群聚卫星协同工作完成一颗单一卫星的功能,整个分布式卫星系统轮流发射。这种群聚组合可扩展SAR系统的用途,增加灵活性和提高可靠性。分布式卫星组合还可提供更长的投影基线(有效基线)和更多的投影基线(有效基线)组合,进一步提高潜在性能,还可通过切换或增加群聚组合中的新单元,支持特有的自适应性,生存能力和功能提升。而且还可进行规模生产和降低发射费用,因而可大幅度降低卫星的运行寿命和成本。 本文着重分析了在InSAR成像处理过程中各种干扰对成像精度的影响,特别是地球运动和卫星环绕对基线的影响,给出了切航迹干涉SAR(cross track interferometric SAR:CT-InSAR)高度和沿航迹干涉SAR(along track interferometric SAR:AT-InSAR)测速的修正公式和相应的计算机仿真结果。 本文的主要工作可归纳为以下几个方面: 1.阐述了分布式卫星系统的基本工作原理,并详细阐述了CT-InSAR和AT-InSAR两种工作模式及成像原理。 2.详细分析了CT-InSAR中各系统参数对高度精度的影响,建立了不同误差源与高度精度的数学模型并通过计算机模拟给出了相应的误差关系曲线,同时在设定各误差精度的条件下,给出了测绘带内高度精度与地距之间的关系。 3.在分布式卫星系统中,详细分析了地球自转和卫星运动对基线参数的影响,推导了相应的基线修正公式。通过计算机仿真,给出了在不同纬度时地球自转和卫星运动对CT-InSAR测高影响的试验结果。 4.详细分析了在分布式卫星系统中,卫星环绕对基线及干涉相位的影响,推导了相位和基线的修正公式。并通过计算机仿真,验证了公式的正确性,通过对修正前后的高度图的对比,证明了在卫星环绕时,必须同时对基线和相位进行有效的修正。 5.详细分析了在分布式卫星系统AT-InSAR工作模式中,慢动目标的速度与基线选取的关系,给出了测速精度对基线精度的要求,以及地球自转和卫星运动对基线参数的影响,并给出了相应的仿真结果。最后给出了修正后的慢动目标测速公式。 6.讨论了在分布式卫星系统中,几种基线精密测量的方法。
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