一種分布式小衛(wèi)星立體陣基線誤差估計(jì)方法

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1、２００８年８月西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）Ａｕｇ．２００８第３５卷第４期犑犗犝犚犖犃犔犗犉犡犐犇犐犃犖犝犖犐犞犈犚犛犐犜犢Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４一種分布式小衛(wèi)星立體陣基線誤差估計(jì)方法徐青１，廖桂生１，劉穎１，梁瞡２（１．西安電子科技大學(xué)雷達(dá)信號處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安７１００７１；２．西安通信學(xué)院通信裝備管理系，陜西西安７１０１０６）摘要：針對分布式小衛(wèi)星立體陣中沿航向基線與垂直航向基線互相耦合及無法分別估計(jì)的難題，提出了一種新的分布式小衛(wèi)星立體基線誤差估計(jì)方法．在圖像域，利用圖像配準(zhǔn)方法分離兩類基線，并

2、通過圖像配準(zhǔn)與子空間分解的方法分別對兩類基線誤差進(jìn)行估計(jì)．該方法操作簡單，運(yùn)算量小，估計(jì)精度達(dá)到了毫米級．關(guān)鍵詞：分布式小衛(wèi)星；基線誤差估計(jì)；圖像配準(zhǔn)中圖分類號：ＴＮ９５７文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：１００１２４００（２００８）０４０６６８０５３犇犫犪狊犲犾犻狀犲犲狉狉狅狉犲狊狋犻犿犪狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱犳狅狉犱犻狊狋狉犻犫狌狋犲犱狊犿犪犾犾狊犪狋犲犾犾犻狋犲狊１，犔犐犃犗犌狌犻狊犺犲狀犵１，犔犐犝犢犻狀犵１，犔犐犃犖犌犑犻狀犵２犡犝犙犻狀犵（１．ＫｅｙＬａｂ．ｏｆＲａｄａｒＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉ

3、ｎｇ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＸｉａｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＩｎｓｔ．，Ｘｉａｎ７１０１０６，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎ３Ｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｍａｌｌｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ，ｔｈｅａｌｏｎｇｔｒａｃｋｂａｓｅｌｉｎｅｃｏｕｐｌｅｓｗｉｔｈｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｔｒａｃｋｏｎｅｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｉｔｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉ

4、ｖｅｌｙ．Ａｎｅｗ３Ｄｂａｓｅｌｉｎｅｅｒｒｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｍａｌｌｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｓｅｐａｒａｔｅｓｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｂａｓｅｌｉｎｅｓｔｈｒｏｕｇｈｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｉｍａｇｅａｎｄｅｓｔｉｍａｔｅｓｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｂａｓｅｌｉｎｅｅｒｒｏｒｓｂｙｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎａｎｄｓｕｂｓｐａｃｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉ

5、ｏｎ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｉｓｅａｓｙｔｏｏｐｅｒａｔｅｗｉｔｈａｓｍａｌｌａｍｏｕｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｍｌｅｖｅｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃａｎｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．犓犲狔犠狅狉犱狊：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｍａｌｌｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ；ｂａｓｅｌｉｎｅｅｒｒｏｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ天基雷達(dá)能從高空對較廣區(qū)域進(jìn)行觀測，不受國界、天氣及人員條件限制，具有很高的軍事意義．分布式小衛(wèi)星與傳統(tǒng)的單星天基雷達(dá)相比，具有重量輕、體積小、研制周期

6、短、成本低、發(fā)射靈活、抗摧毀能力強(qiáng)等一［１］系列優(yōu)點(diǎn)．其可同時(shí)實(shí)現(xiàn)合成孔徑雷達(dá)（ＳＡＲ）成像、地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測（ＧＭＴＤ）、干涉測高（ＩｎＳＡＲ）３大［２，３］功能．根據(jù)不同功能，需要小衛(wèi)星群具有不同的編隊(duì)構(gòu)型．其中ＳＡＲ成像和ＧＭＴＤ要求小衛(wèi)星群具有沿航向基線，最佳構(gòu)型為沿航向呈直線排列；ＩｎＳＡＲ則需要分布式小衛(wèi)星之間具有垂直基線．為了滿足各個(gè)功能的不同要求、減少成本，要求小衛(wèi)星群同時(shí)具有水平基線和垂直基線，即為空間三維立體分布．分布式小衛(wèi)星基線誤差的存在不可避免，這會(huì)影響３大功能的實(shí)現(xiàn)．ＳＡＲ成像時(shí)，利

7、用分布式雷達(dá)的空間自由度抑制各小衛(wèi)星ＳＡＲ成像的多普勒模糊，而誤差的存在會(huì)影響各個(gè)小衛(wèi)星回波數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理，導(dǎo)致成像性能下降；動(dòng)目標(biāo)檢測時(shí)，地面雜波對消性能受基線誤差影響，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)目標(biāo)測速及定位的性能嚴(yán)重下降；干涉測高時(shí)，誤差的存在也會(huì)嚴(yán)重影響高程測量的精度．衛(wèi)星基線誤差的測量，僅僅利用測量儀器和軌［４］道控制設(shè)備很難達(dá)到足夠的精度要求．普通陣列誤差校正的經(jīng)典算法僅適用于陣列接收少于陣元數(shù)的若干個(gè)點(diǎn)源信號，而小衛(wèi)星分布式雷達(dá)接收的卻是連片的地面反射回波，因而該類方法不能直接應(yīng)用于分布式［５］小衛(wèi)星的環(huán)境．現(xiàn)有

8、的針對分布式小衛(wèi)星的陣列誤差校正方法是基于線陣進(jìn)行討論的．文［６］給出了一種基于子空間分解的ＩｎＳＡＲ基線誤差估計(jì)方法，但是該方法并不適用于立體陣，針對這一問題，筆者提出了一收稿日期：２００７０８２８基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助（６０４７２０９７）；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才基金聯(lián)合資助作者簡介：徐青（１９７９），女，助教，西安電子科技大學(xué)博士研究生，Ｅｍａｉｌ：ｘｕｑｉｎｇ＠ｍａｉｌ．ｘｉｄｉ