端到端天基SAR系统设计

天基SAR是指将雷达子系统部署在轨道飞行器的合成孔径雷达轨道飞行器包括但不限于地球卫星、其他行星的环绕器、航天飞机等。其中地球卫星星载SAR数量最多应用最为广泛本文主要对星载SAR系统设计进行介绍。1. SAR系统设计端到端SAR系统比一般概念上的SAR系统涵盖范围更广泛不仅仅局限于合成孔径雷达系统而是从微波端到图像端的一个大型系统。一般由3个子系统组成如下图所示分别是雷达子系统、平台与数传子系统、数据处理子系统。其中数字处理子系统随着数据量的增加和实时性的需要已逐步向星上处理发展。下图为星载SAR系统设计流程和任务分解图。2. 波位设计波位设计是星载SAR顶层设计的关键技术之一。波位设计是基于星地空间几何模型在视角-脉冲重复频率平面(或地距-脉冲重复频率平面)上避开星下点回波和发射信号盲区选择一组波位确定每个波位的参数。观测带位置可以用天线视角、入射角或者距星下点地面距离表示。每个波位要满足模糊度(包括方位模糊度和距离模糊度)、等效噪声系数、回波数据率等指标相邻的波位之间必须有一定的重叠。星载 SAR 工作时将会按照波位参数控制天线的波束指向和雷达系统的脉冲重复频率对地观测获取回波数据然后成像。因此波位决定了星载SAR的工作状态影响 SAR 图像的质量。下面以条带SAR为例进行波位设计软件展示。2.1. 波位设计软件运行2.2. 波位设计结果展示2.2.1 斜距与照射范围2.2.2 斑马图2.2.3 幅宽2.2.4 分辨率2.2.5 NESZ2.2.6 方向图2.2.7 RASR2.2.8 AASR2.2.9 采样窗2.2.10 数据率2.2.10 波位参数表3. 软件产品波位设计软件由MATLAB代码编写代码开源、注释完备。3.1 设计前提等占空比等幅宽等重叠角计算模糊度时默认地物相同搜索策略低PRF优先地表几何使用标准球模型3.2 特点优势可以自动搜索斑马图绘制波位竖线可以自动输出excel参数大表可以自动核算各波位分辨率、幅宽、NESZ、接口速率等指标超差给出具体哪个波位号下的指标超差考虑了天线侧摆角侧摆角可配置方向图仿真生成可根据阵元数、阵元间距等自动生成精度默认0.005°可修改支持子阵级方向图生成阵元数通道数可以仿真出栅瓣可以进行主瓣展宽考虑了由于展宽、指向、栅瓣带来的增益衰减波位重叠角可配置默认1/20波束宽度入射角范围外左右各增益一个重叠角的余量搜索斑马图时若下个波位搜索不到支持回退增加重叠率再次搜索采样窗左右各增加半个脉宽截止带和干扰带外增加了时间余量余量可配默认1us增加了波形核算增加了雷达方程面目标回波功率核算3.3 灵活配置输入参数进行了归类分为图像指标仿真步进卫星平台参数SAR天线参数目前仅支持相控阵信号带宽步进可修改默认25MHz时间步进可修改默认100ns仿真角步进可修改默认0.02°软件售价30w单模式15w。代码开源注释完备。欢迎感兴趣的朋友咨询CSDN私信或者联系下方或博客主页微信均可。