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《国防科学技术大学》 2004年
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星载干涉式合成孔径雷达卫星编队构形设计

刘磊  
【摘要】:在卫星小型化和多功能化的今天,卫星编队飞行的概念受到普遍的重视并得到了深入研究,其应用之一便是星载干涉式合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)测量技术。InSAR技术较之普通SAR具有可以获得目标高度信息的优点,因而在对地观测任务中具有极其重要的应用。 由于基线在很大程度上决定InSAR的测量精度,本文从InSAR测量原理出发研究编队运动对基线的影响,包括对基线长度、稳定性和方向角等因素的影响。 首先,基于Hill方程研究了近距卫星编队中卫星的相对运动规律,尤其对推导出的相对运动动力学方程的自由运动解的形式加以改写。同时,对以前的近距卫星编队的设计方法作了相应的修改。文中给出了利用修改后的设计方法所设计的三种特殊构形,并用卫星工具软件(Satellite Tool Kit,STK)进行了仿真。 其次,论文研究了InSAR空间基线的稳定性。首先介绍了InSAR干涉测高原理,由此出发定义了决定干涉测量精度的水平基线、垂直基线和有效垂直基线。同时,建立基线稳定性的概念,尤其是自定义了一种可以较好地反映稳定性思想的指标——稳定度。在所定义的稳定度下,研究了一些编队构形,包括均匀相位卫星编队中各种基线随时间变化的稳定性,并对之进行仿真,得出了相应的结论。 文章最后主要对基线变化的另一个重要方面——基线的方向角变化进行研究。先从InSAR测高原理出发,引入InSAR干涉测高的绝对高程误差模型,分析影响InSAR测高精度的因素。最后基于基线方向角对测高精度的影响,分析了不同编队构形对基线方向角随时间的变化情况的影响。
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