聚束SAR应用条带SAR方法成像

在分析聚束合成孔径雷达（SAR）方位向时频关系的基础上，提出了一种新的全孔径分辨率SAR成像算法。根据SAR在条带与聚束模式下回波信号之间的差别，利用现有成熟的条带SAR成像算法实现先对聚束SAR各方位向子孔径成像，而后再将各方位子孔径带宽合成为全孔径带宽，以形成具有全孔径分辨率的SAR图像，极大降低了系统PRF的要求。     

星载滑动聚束SAR成像模型误差校正方法研究

合成孔径雷达(SAR)滑动聚束模式是介于传统条带模式和聚束模式之间的成像模式。该文针对高分辨率宽覆盖星载滑动聚束SAR合成孔径时间和一次成像时间均较长的特点,分析了由此引发的传统等效距离模型精度不足以及模型参数沿方位向时变性显著的问题。借鉴机载SAR运动补偿理论,提出了利用星载滑动聚束SAR非匀速直线运动引起的到虚拟转动点距离误差来校正方位时变模型参数的方法,并相应给了判断是否需要校正的依据;针对校正后数据中孔径内残留的等效距离模型三次误差,提出了在多普勒域内的统一补偿的方法;结合上述模型误差校正方法,重新定义了滑动聚束DCS算法中的CS因子,给出了处理流程。最后,用计算机仿真实验验证了模型校正方法的有效性。     

双站SAR的海面速度聚束调制机理研究

为了利用双站SAR对海洋进行研究,首先必须正确理解双站SAR对海面成像的调制机理。而速度聚束调制是SAR所特有的调制机理。该文推导出平飞斜视情况下双站SAR图像平面中方位向强度变化表达式,定量地描述了目标方位位置偏移量和方位向分辨率的下降程度。并在线性近似条件下,求得双站SAR的线性速度聚束调制传递函数。通过仿真分析,定性地给出载机观测条件对双站SAR海浪线性成像范围大小的影响。     

一种分段处理的大斜视SAR 成像算法

大斜视SAR 成像时,距离向和方位向严重耦合,距离走动现象明显,传统的SAR 成像算法面临严重挑战。论 文针对大斜视SAR 的成像特点,提出了一种分段处理的大斜视SAR 成像算法。该算法根据等效聚束条件进行方位分块, 在每个子块内通过距离压缩、相位补偿、距离校正和方位傅里叶变换等步骤实现子图聚焦,最后通过几何校正和子图拼 接得到条带SAR 图像。仿真结果表明,该算法能适应大斜视SAR 成像条件,获得较好的聚焦效果。     

基于条带式SAR与聚束式SAR内在联系的SAR成像研究

针对条带式合成孔径雷达（stripmap sar）与聚束式合成孔径雷达（spotlight sar）的方位向频谱结构,讨论了两种模式SAR之间的区别与联系,利用两者之间的内在联系,提出斜视条件下将条带式SAR数据分块,进行聚束式处理的方法,并对聚束式成像区域大小参数的选择进行了分析.对于相同尺寸的成像区域,对条带式SAR进行聚束式处理可以减小运算量.采用空间频率插值成像算法实现了条带式SAR与聚束式SAR成像算法上的统一,最后应用外场实测数据完成成像,成像结果证实了理论分析的正确性.     

极坐标格式算法及其在条带SAR成像中的应用

极坐标格式算法(PFA)是一种典型的聚束SAR成像算法。本文从信号相位历程的角度阐述了PFA成像的基本原理，并基于对条带SAR和聚束SAR两种模式的比较，利用二者之间的内在联系，将条带SAR的原始数据进行分块处理并将分块数据等效成为聚束模式数据，然后用PFA对等效数据进行聚束成像。对外场数据的处理证实了理论分析的正确性和本文所提出方法的可行性。     

多模式斜视多通道SAR成像方法

方位多通道技术是当前合成孔径雷达（SAR）系统主流的高分宽幅实现方式。而将方位多通道技术与斜视波束扫描（聚束、滑动聚束、TOPS）工作模式相结合可以实现灵活的更高分辨率或者更宽幅宽的遥感观测。然而由于斜视以及波束扫描会使得回波信号的多普勒带宽远大于通道数与脉冲重复频率（PRF）的乘积,使得传统的多通道成像方法失效。为了解决上述问题,本文提出一种基于方位去斜加方位重采样的多模式斜视多通道SAR成像方法,该方法通过对各个通道信号分别进行方位去斜以及对去斜、线性距离走动校正（LRWC）后的信号进行方位重采样来解决方位时变的问题,使得传统的多通道成像方法可以使用。理论分析与实验结果均验证了该方法可以处理多模式的斜视多通道SAR数据,并且得到聚焦良好的图像。     

滑动聚束SAR波束控制研究与设计

本文在分析聚柬SAR模式波束控制方式的基础上,指出滑动聚柬SAR控制波束始终指向远离成像区域的某个虚拟的焦点,其波束控常l方式实际上等同于聚束SAR模式的波束控制。在详细分析虚拟焦点固定的情况下,成像区域中各散射点分辨率的变化以及虚拟焦点到场景中心线的远近对分辨率的影响基础上,给出了一定分辨率下虚拟焦点到场景中心垂直距离的计算公式;然后以0．3m分辨率滑动聚柬SAR模式为例,进行了仿真计算,最后给出了0．3m滑动聚束SAR模式在运七飞机上的试验图像。     

一种基于变换域的滑动聚束SAR 调频率估计方法

高分辨率滑动聚束SAR 成像处理对多普勒调频率精度具有非常高的要求,而由于滑动聚束SAR 回波信号往往存在多普勒频谱混叠的问题,传统的调频率估计方法通常无法直接应用。该文针对这一问题提出基于方位频谱去混叠的变换域调频率估计方法,并嵌入两步算法实现了滑动聚束模式的聚焦成像。仿真结果验证了该方法的有效性。      

机载高分辨滑动聚束SAR成像处理方法

针对机载滑动聚束合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像问题,在提出采用参考信号进行系统通道误差校正和高分辨滑动聚束成像运动补偿方法的基础上,结合基带方位向变标(BAS)算法,给出一种机载高分辨率滑动聚束SAR成像方法。首先,在频域推导了基于参考信号对回波信号进行幅度校正和相位补偿的方法;然后基于斜视成像几何模型,推导了机载滑动聚束SAR平台运动参数与多普勒参数之间的关系,给出从多普勒估计参数中估计运动参数和补偿运动误差的方法。采用该成像处理方法,某型星载SAR机载试飞试验成功实现了滑动聚束模式高分辨率成像,验证了方法的有效性。      

未来星载SAR技术发展趋势

星载合成孔径雷达(SAR)以卫星等空间飞行器为运动平台,具有全天时、全天候、全球观测能力,已成为一种不可或缺的对地观测手段。当前,我国星载SAR已实现分辨率从米级到亚米级、系统体制从正侧视条带向方位扫描聚束、从单通道向多通道、极化方式从单一极化到全极化的技术跨越。随着技术的不断进步,未来星载SAR将在体制、概念、技术、模式等方面取得突破,包括高分辨率宽幅成像、多基地、轻小型化、智能化等,从而不断拓展星载SAR的观测维度,实现多维度信息获取。该文将围绕星载SAR的技术发展趋势展开论述。      

一种应用于条带SAR的改进PGA算法

相位梯度自聚焦（PGA）算法被广泛应用于SAR成像过程中，具有很好的聚焦性和稳健性。文中在对聚束SAR中的标准PGA算法进行分析的基础上，根据聚束SAR与条带SAR回波信号的不同特点，提出了适用于条带SAR的PGA算法。该算法通过选取更为合适的特显点目标及以特显点位置作为分段的依据，在条带SAR的仿真和实际成像过程中取得了良好的聚焦效果，并且具有较快的收敛速度。     

机载大斜视条带SAR的高分辨聚束成像处理

基于条带模式和聚束模式合成孔径雷达的内在联系,提出一种将条带回波信号划分成等效聚束子孔径数据,并利用波数域算法进行聚束成像的方法。该算法首先对回波数据进行两维的频域匹配滤波,然后在距离波数域中利用Stolt插值变换获得两维均匀分布的地物反射率函数的重建频谱,最终通过IFFT成像。在实现场景地物成像处理的基础上,进而利用改进的秩一自聚焦算法实现剩余相位误差的估计及补偿,从而获得目标的高分辨图像。仿真及实测数据的成像效果验证了文中提出方法的可行性及有效性。     

星载合成孔径雷达聚束模式方位分辨率研究

从星载合成孔径雷达与机载合成孔径雷达成像几何关系的差异,可以看出经典的聚束模式合成 孔径雷达方位分辨率公式对于星载情况有较大误差。该文给出了适用于星载聚束模式合成孔径雷达的方位向分辨率的计算方法,数据模拟结果验证了方法的难确性。     

移变模式下双站SAR极坐标格式成像算法研究

通过对移变双站SAR的飞行几何模型的分析,用极坐标格式算法（PFA）实现了移变模式下的双站SAR成像。首先推导移变模式下的条带双站SAR回波模型,再利用条带式SAR与聚束式SAR的内在联系,将条带式SAR的回波数据转换为聚束式SAR二维去斜后的同形回波数据。通过对回波数据的分析,提出移变模式下的PFA算法,并用坐标系旋转的方法提高数据利用率。对点目标的仿真实验证实了该方法的可行性,并且得到优于RD的聚焦效果。     

Efficient Simulation of hybrid stripmap/spotlight SAR raw signals from extended scenes

The hybrid stripmap/spotlight mode for a synthetic aperture radar (SAR) system is able to generate microwave images with an azimuth resolution better than the one achieved in the stripmap mode and a ground coverage better than the one of the spotlight mode. In this paper, time- and frequency-domain-based procedures to simulate the raw signal in the hybrid stripmap/spotlight mode are presented and compared. We show that a two-dimensional Fourier domain approach, although highly desirable for its efficiency, is not viable. Accordingly, we propose a one-dimensional (1-D) range Fourier domain approach, followed by 1-D azimuth time-domain integration. This method is much more efficient than the time-domain one, so that extended scenes can be considered. In addition, it involves approximations usually acceptable in actual cases. Effectiveness of the simulation scheme is assessed by using numerical examples.