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1、国防科学技术大学硕士学位论文分布式卫星SAR-GMTI系统性能分析与仿真技术研究姓名：张怀伟申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：余安喜2010-11国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 硕 士 学 位 论 文 第 i 页 摘 要 分布式星载合成孔径雷达(SAR)是将卫星编队和星载 SAR 技术有机结合的新体制航天雷达系统。它通过多颗卫星编队飞行、协同工作，可实现地面运动目标指示(GMTI)功能，为地表大面积监视、侦察和目标跟踪、定位提供了可能。该类系统具有重要的军事和民用价值，是目前国内外研究的热点。 如何客观有效地分析和评价分布式卫星 SAR-GMTI 系统性能，是系统
2、设计的关键问题之一。在分布式卫星 SAR-GMTI 系统设计阶段，需要结合理论分析与系统仿真两种手段来分析和评价系统性能。本文正是围绕这一关键问题，针对分布式卫星 SAR-GMTI 系统性能分析与仿真实现技术展开研究。 首先，研究了分布式卫星 SAR-GMTI 工作原理，针对两种常用处理技术SAR-ATI 和 SAR-DPCA 方法， 梳理了 SAR-GMTI 系统性能的主要影响因素， 给出了它们对系统性能指标的影响分析。 然后，基于编队卫星轨道模型、三维场景地杂波信号模型及动目标信号模型，研究了分布式卫星 SAR-GMTI 仿真建模与实现技术，提出了一种分布式卫星SAR-GMTI 系统性能评
3、估方法，结合仿真试验验证了评估方法的有效性，与课题组其他人员一起研发了一套分布式卫星 SAR-GMTI 系统仿真软件，给出了完整的系统仿真流程。 最后，应用分布式卫星 SAR-GMTI 系统仿真软件及性能评估方法，在不同情形的系统误差输入条件下开展了多层次的分布式卫星 SAR-GMTI 系统性能仿真试验，验证了性能评估结果与理论性能分析结果的一致性。 主题词主题词：分布式卫星 SAR、地面动目标指示（GMTI） 、检测性能、系统仿真、性能评估 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 硕 士 学 位 论 文 第 ii 页 ABSTRACTDistributed spaceborne SA
4、R system is a novel spaceborne radar system which combine satellite formation flying technology and spaceborne SAR technology perfectly. By formation flying and cooperation of several satellites, the system can realize Ground Moving Target Indication (GMTI) designation function. GMTI of distributed
5、spaceborne SAR system gives the opportunity for large scale surveillance, spying, target tracking and position. Because of its special value for military and civil application, the distributed spaceborne SAR system is currently one of the research focuses all around the world. One of the key problem
6、s of the system design is how to analyze and evaluate the distributed satellite SAR-GMTI system performance objectively and effectively. In the period of distributed satellite SAR-GMTI system design, it needs to combine theoretical analysis and system simulation for analyzing and evaluating the syst
7、em performance. This paper encloses this key problem and launches researches on performance analysis and simulation experiment technology of distributed satellite SAR-GMTI system. Firstly, based on distributed satellite SAR-GMTI principle, for two kinds of processing technology: SAR-ATI and SAR-DPCA
8、 technology, performance indicators and performance analysis method of the system are given, and then system performance of main influence factors are carded. Secondly, based on formation satellite orbit model, three-dimensional scene ground clutter signal model and moving target signal model, satel
9、lite SAR-GMTI system simulation modeling and enforcing method are studied. A distributed satellite SAR-GMTI system performance evaluation method is presented, and combined with the simulation experiment, the effectiveness of the evaluation method is verified. In addition, a set of distributed satell
10、ite SAR-GMTI system simulation software is introduced, which is developed by our staff-room-team, and a whole process of system simulation is given. Finally, by application of distributed satellite SAR-GMTI system simulation software and performance evaluation method, different levels of distributed
11、 satellite SAR-GMTI system performance simulation experiments is carried out with composite errors in different conditions in it. The simulation verifies the coherence of the theoretical performance analysis results and the performance evaluation results. Key words: distributed satellite SAR , Groun
12、d moving target indication（GMTI）, detective performance, system simulation, performance evaluation国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 硕 士 学 位 论 文 第 I 页 表目录 表 2.1 径向速度估计误差计算 . 24 表 2.2 方位向相对定位误差计算. 26 表 3.1 GMTI 性能评估结果表 . 36 表 4.1 基线参数. 46 表 4.2 雷达仿真参数与系统参数设置. 46 表 4.3 隔离系统误差的系统性能仿真结果记录表. 47 表 4.4 空间同步误差下的仿真结果记录
13、表. 50 表 4.5 时间、相位同步误差下的仿真结果记录表. 50 表 4.6 空间同步误差下 SAR 图像的相干系数. 51 表 4.7 隔离误差源下、注入基线测量误差下的仿真结果记录表 . 53 表 4.8 仿真各类误差参数设置 . 54 表 4.9 综合误差下仿真结果数据记录表. 54 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 硕 士 学 位 论 文 第 III 页 图目录 图 1.1 TechSat21 系统示意图. 2 图 1.2 Interferometric Cartwheel 系统示意图 . 3 图 1.3 Pendulum 轨道示意图 . 4 图 1.4 TanDEM-X 系统示意图. 4 图 1.5 论文结构图 .
