綜合孔徑輻射計(jì)是一類典型的空間頻域信號(hào)采樣成像系統(tǒng),通過天線陣列接收到的微波信號(hào)兩兩復(fù)相關(guān)得到可見度函數(shù),經(jīng)逆傅立葉變換獲得亮溫圖像。干涉式綜合孔徑成像被廣泛應(yīng)用于天文觀測和對(duì)地遙感領(lǐng)域。隨著干涉技術(shù)的發(fā)展,地基干涉陣列向著天基干涉陣列發(fā)展。在天文干涉領(lǐng)域,天基干涉陣列可有效的避免地球電離層影響,對(duì)甚低頻觀測尤其有利;在對(duì)地觀測領(lǐng)域,由于天基陣列長基線優(yōu)勢,應(yīng)用領(lǐng)域也從大尺寸的氣象海洋等觀測,向著高精度的目標(biāo)定位和跟蹤等方向發(fā)展。由于衛(wèi)星數(shù)量的限制,以及系統(tǒng)復(fù)雜性、成本等約束,往往采用稀疏陣列。天文觀測領(lǐng)域,對(duì)全天空和緩變的強(qiáng)源目標(biāo)成像,可采用稀疏陣列和分時(shí)采樣獲取空間頻率域足夠的可見度函數(shù)采樣值后再進(jìn)行亮溫反演,重建觀測區(qū)域的亮溫圖像,但對(duì)于時(shí)變目標(biāo)該方法不能適用。對(duì)地觀測領(lǐng)域,由于地面環(huán)境復(fù)雜,要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的檢測幾乎不能采用分時(shí)采樣的方式。稀疏基線情況下,綜合孔徑圖像重建和信息提取面臨兩個(gè)問題。一方面,由于空間頻率域采樣不足,傳統(tǒng)的傅立葉變換和G矩陣等方法難以反演出原始圖像信息。另一方面,在分時(shí)采樣模式下,時(shí)變?cè)丛诔上裰芷趦?nèi)的亮溫變化對(duì)成像結(jié)果的影響將不能被忽略,傳統(tǒng)方法難以檢測出時(shí)... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心)北京市

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

二元干涉儀原理圖

第2章理論基礎(chǔ)圖2.2天線觀測示意圖Figure2.2Schemeofmeasurementofanantenna則方向余弦平面上極坐標(biāo)下半徑坐標(biāo)微分dζζ2=ξ2+η2=sin2θ(2.5)dζ=cosθdθ(2.6)設(shè)α為兩個(gè)方向(ξ,η)和(ξ,η)的夾角，則當(dāng)α1時(shí)(α)2=sin2θd2φ+d2θ(2.7)=sin2θd2φ+sec2θcos2θd2θ(2.8)=sin2θd2φ+sec2θ(ζ)2(2.9)則α與dζ有如下關(guān)系1.當(dāng)dφ=0時(shí)，α=secθdζ2.當(dāng)θ=0時(shí)，α=dζ由于陣列因子在方向余弦空間中具有空間不變性和圓形對(duì)稱性，因此當(dāng)視場遠(yuǎn)離θ=0方向時(shí)，secθ遠(yuǎn)大于1，α的寬度在半徑方向逐漸增大。21

第2章理論基礎(chǔ)2.1.4稀疏基線綜合孔徑輻射計(jì)通過減少天陣列中的陣元數(shù)量，減小天線陣體積、重量和接收通道數(shù)，達(dá)到節(jié)約硬件成本和降低系統(tǒng)復(fù)雜度的目的[19]。天線陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)雖然可減少陣元數(shù)量，但為了得到完整的uv覆蓋，仍需相當(dāng)數(shù)量的陣元。當(dāng)陣元數(shù)量進(jìn)一步減少時(shí)，得到的uv覆蓋不完全。把uv覆蓋不完全的基線稱為稀疏基線。稀疏基線下，由于uv覆蓋不完全帶來的信息缺失，導(dǎo)致反演圖像中出現(xiàn)失真和混疊。根據(jù)前面的分析，角分辨率和采樣覆蓋有關(guān)。把陣列最長基線對(duì)應(yīng)的分辨率當(dāng)作陣列的理想分辨率，最小基線間隔得到無混疊視場大小為陣列的理想視場，則可以得到陣列的理想分辨單元數(shù)量。對(duì)于網(wǎng)格分布的可見度函數(shù)采樣，非重復(fù)采樣點(diǎn)數(shù)量比上理想分辨單元數(shù)小于1時(shí)，稱之這樣的基線為稀疏基線。將非重復(fù)采樣點(diǎn)數(shù)與理想分辨單元數(shù)之比稱為看作基線的稀疏度。例如，對(duì)地遙感中GIMS使用的旋轉(zhuǎn)圓環(huán)陣列在一個(gè)快照下的稀疏度量約為20%[121]。如圖2.3所示意，DSL由繞月飛行的1顆母星和8顆子衛(wèi)星組成陣列，其軌道運(yùn)動(dòng)一天形成的基線仍較稀疏，如圖2.3。DSL在軌道運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)伴隨呼吸，陣列形成的基線覆蓋發(fā)生變化。圖2.3DSL衛(wèi)星示意圖Figure2.3SchemepictureofsatellitesofDSL25

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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