星载合成孔径雷达干涉测量（InSAR）中波束对准的研究

论文摘要

合成孔径雷达干涉测量(简称InSAR)是在合成孔径雷达基础上发展起来的、以合成孔径雷达复数据提取的相位信息为信息源来获取地表的三维信息和变化信息的一种前沿技术,具有全天时、全天候获取大面积数字高程图像的特点,利用干涉SAR提取目标的高程信息,具有重要的军用和民用价值。天线波束对准是星载双天线干涉雷达实现干涉成像必备的条件,波束对准系统的任务是保证主副天线波束指向始终一致,即照射到地面相同的位置上,具有相同的多普勒谱,这样从主副天线得到的两幅图像才能做相干处理。本文以相控阵天线在双天线InSAR系统中的应用为研究对象,参考美国航天飞机SRTM干涉SAR系统,通过项目需求分析、建立模型、理论计算分析研究了相控阵天线在卫星运行真实环境中的辐射表现,重点研究了运行状态下各种误差对相控阵天线方向图的影响和天线桅杆运动(横滚、偏航、俯仰等)对波束指向的影响,进一步讨论分析了桅杆运动对InSAR原始回波、单视图和干涉图的影响,研究得出了双天线InSAR系统运行过程中来自天线本身的各种误差和天线桅杆运动对天线波束指向的影响程度,在结论中做了定量描述,为后继研究InSAR系统性能打下良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 项目背景
• 1.2 干涉合成孔径雷达（InSAR）的发展及前景
• 1.3 相控阵雷达的发展及特点
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 相控阵天线
• 2.1 阵列天线基本理论
• 2.2 相控阵天线原理及特性
• 2.2.1 直线相控阵天线工作原理
• 2.2.2 直线相控阵天线的辐射特性
• 2.3 天线的加权
• 2.4 天线方向图的仿真分析
• 2.4.1 平面相控阵天线的一般模型及改进
• 2.4.2 平面相控阵天线仿真
• 第三章 星载SAR 相控阵天线误差分析
• 3.1 误差来源分析
• 3.2 阵面误差
• 3.2.1 阵面误差分配
• 3.2.2 单元位置误差
• 3.3 误差对天线增益的影响
• 3.3.1 相控阵天线的增益
• 3.3.2 增益损失
• 3.4 误差对副瓣电平的影响
• 3.5 误差对波束指向的影响
• 3.5.1 随机相位误差
• 3.5.2 移相器量化误差
• 3.5.3 单元方向图不理想
• 3.5.4 天线阵面振动
• 第四章 桅杆运动对副天线波束指向的影响
• 4.1 卫星与地面的几何关系及建模
• 4.1.1 卫星与地面几何关系的建立
• 4.1.2 波束脚印的大小及形状
• 4.1.3 波束脚印仿真
• 4.2 双天线InSAR 系统坐标的建立
• 4.3 天线桅杆运动模型
• 4.4 桅杆运动对副天线方向图的影响
• 4.4.1 天线桅杆绕X 轴（横滚）
• 4.4.2 天线桅杆绕Z 轴（偏航）
• 4.4.3 天线桅杆绕Y 轴（俯仰）
• 第五章 桅杆运动对InSAR 原始回波、单视图和干涉图的影响
• 5.1 桅杆运动对InSAR 原始回波的影响
• 5.2 桅杆运动对InSAR 单视图及干涉图的影响
• 5.3 仿真分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录