董锡超,
李元昊
北京理工大学信息与电子学院 ??北京 ??100081
卫星导航电子信息技术教育部重点实验室(北京理工大学) ??北京 ??100081
基金项目:国家自然科学基金（61471038，61501032），北京市自然科学基金（4162052）
详细信息
作者简介:胡程：胡 程(1981–)，男，博士，教授，博士生导师，北京理工大学雷达技术研究所副所长。长期从事新体制合成孔径雷达系统与信号处理、生物探测雷达系统与信息处理技术方向的科学研究；发表SCI论文50余篇、EI论文100余篇，授权发明专利30余项。入选国家“****”青年拔尖人才；是英国工程技术学会会士(IET Fellow)、中国电子学会会士；担任中国电子学会青年科学家俱乐部副主席及雷达与信号处理系统专委会主任委员、IET 2018国际雷达会议大会主席
董锡超(1986–)，男，特别副研究员，硕士生导师。2008年6月获得北京理工大学信息工程专业学士学位，2014年6月获得北京理工大学目标探测与识别专业工学博士学位，期间赴英国谢菲尔德大学应用数学系进行为期2年的访问研究。2014年到2017年，在北京理工大学开展博士后研究，2017年4月留北京理工大学信息与电子学院任教，主要研究方向为新体制SAR系统分析与成像、SAR运动目标检测、电离层影响机理分析。主持国家自然科学基金青年项目、国防科技基金等科研项目，发表SCI论文10余篇，EI论文20余篇
李元昊(1990–)，男，博士。2018年3月获得北京理工大学信号与信息处理专业工学博士学位，期间赴意大利米兰理工大学进行为期1年的访问研究。主要研究方向为地球同步轨道合成孔径雷达技术、干涉和差分干涉信号处理、电离层影响分析和无线电频率干扰研究，发表学术论文30余篇，包括SCI刊源10余篇。获得2012年和2018年北京市优秀毕业生荣誉称号
通讯作者:胡程 ?cchchb@163.com
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出版历程
收稿日期:2018-04-12
修回日期:2018-07-13
Atmospheric Effects on the Performance of Geosynchronous Orbit SAR Systems
Hu Cheng,,Dong Xichao,
Li Yuanhao
School of Information and Electronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Key Laboratory of Electronic and Information Technology in Satellite Navigation (Beijing Institute of Technology), Ministry of Education, Beijing 100081, China
Funds:The National Natural Science Foundation of China (61471038, 61501032), The Natural Science Foundation of Beijing (4162052)
摘要
摘要:地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)合成孔径时间长、观测范围大，易受到大气层效应时空变化的影响，使成像的聚焦质量和差分干涉处理精度严重下降。该文针对常规对流层和背景电离层等大气层缓变的干扰部分，建立了高精度时频混合GEO SAR信号模型，分析了不同大气层参数的时间变化率对成像质量和差分干涉处理精度的影响。针对大气层干扰中对流层湍流和电离层闪烁等随机扰动造成的影响，基于幂律功率谱模型，建立了大气扰动参数和成像质量的定量化分析模型，获得了大气层随机干扰的强度与成像评估指标间的关系。最后，通过仿真验证了模型的有效性，并分析了长孔径时间内缓变和随机扰动的大气层误差对成像和差分干涉处理质量的影响，仿真结果表明：L波段GEO SAR成像和差分干涉处理受时空变电离层干扰的影响十分严重，必须予以补偿；对流层干扰对其影响较小，仅当积累时间达到数百秒时才需要考虑它对成像性能的恶化。
关键词:地球同步轨道合成孔径雷达/
合成孔径雷达成像/
对流层干扰影响/
电离层干扰影响
Abstract:GEOsynchronous orbit Synthetic Aperture Radar (GEO SAR) has a long synthetic aperture and large observation region; therefore, it is easily affected by atmospheric spatial-temporal changes, which results in a serious degradation in the focusing quality and performance of differential interference processing. In this paper, a high-precision spatial-temporal hybrid GEO SAR signal model is established for the slowly disturbed parts of the atmosphere such as the background troposphere and the ionosphere. The effects of the time rate of different atmospheric parameters on the image quality and accuracy of differential interference processing are analyzed. Considering the influence of random disturbances such as tropospheric turbulence and ionospheric scintillation in atmosphere, a quantitative analysis model is established based on a power law power spectrum model using the atmospheric disturbance and imaging quality parameters. The relationships of the random disturbances intensity in the atmosphere and the imaging evaluation index are obtained. Finally, the model is verified by simulations, and the effects of slow-varying atmospheric errors in a long aperture time on the quality of imaging and differential interference processing are analyzed. Simulation results show that spatial-temporal variable ionospheric disturbances seriously affect L-band GEO SAR imaging and differential interference processing, which must be compensated, and they are slightly affected by tropospheric disturbances. Moreover, it is necessary to consider the tropospheric effects on imaging performance only when the integration time reaches several hundred seconds.
Key words:GEOsynchronous orbit Synthetic Aperture Radar (GEO SAR)/
SAR imaging/
Tropospheric disturbance/
Ionospheric disturbance
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