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。     

一种模拟生成机载SAR回波数据的方法

本文在分析机载SAR回波信号模型的基础上,提出了一种生成SAR图像回波数据的方法和基于三维目标成像的“同斜距等效性”原理,有效的建立了三维目标的回波信号模型,并对三维目标进行了成像仿真,验证了这种方法的正确性和可行性。从中得出了一些有意义的结论。     

主从模式编队卫星SAR压缩感知成像算法

为减轻主从模式编队卫星SAR对稀疏目标场景回波信号的采集与传输负担,提出了编队卫星SAR的回波信号稀疏方法。在研究编队卫星SAR回波信号特征的基础上,构建了编队卫星SAR距离向和方位向的稀疏基、测量矩阵和重构矩阵。针对主从模式编队卫星SAR与地面的数据传输特点,提出了低传输负荷下的主从模式编队卫星SAR压缩感知成像方法,并借助于正交匹配追踪算法 (Orthogonal Matching Pursuit,OMP) 对稀疏后的回波信号进行了恢复重构,获得了高质量的编队卫星SAR图像。仿真结果表明,针对稀疏目标场景,本文提出的压缩感知成像方法利用较少的回波数据便能重构出原始目标场景,实现了低负荷下的编队卫星SAR成像。      

月基SAR仿真成像研究

月基合成孔径雷达(Lunar Synthetic Aperture Radar,Lunar-SAR)能在较短的观测周期获得全球性的大尺度观测图像,其概念自被提出之后便引起了广泛的讨论和研究。介绍了月基SAR与传统星载、机载SAR的不同,分析了超长传输距离、月球半径、天体章动和平动等因素带来的影响,结合实际地月相对运动参数完成了月基SAR回波信号仿真。对回波仿真数据进行BP成像,成像结果验证了月基SAR的可行性。对本研究的贡献以及未来研究方向进行了总结。     

机载前视合成孔径雷达Chirp Scaling成像算法研究

针对目前机载侧视合成孔径雷达(SAR)无法对飞行路线正前方进行高分辨率成像的问题,该文研究了一种新型机载前视SAR,分析了前视SAR的工作原理和方位分辨率提高的可行性。基于空间几何模型和回波信号形式,推导并给出了适用于机载前视SAR成像的chirp scaling算法,给出了各相位补偿因子表达式及算法实现步骤。模拟了前视SAR点目标回波数据,并利用该方法对分布于场景中心及边缘的点目标阵进行了成像仿真,分析了成像效果,成像质量指标与理论值基本吻合,证实了算法的有效性。     

基于NCS算子的大斜视SAR压缩感知成像方法

该文针对大斜视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像进行研究,提出了一种基于非线性频调变标(Non-linear Chirp Scaling, NCS)算子的大斜视SAR压缩感知成像方法。首先在详细分析大斜视SAR回波信号模型的基础上,给出了一种基于全采样数据的NCS成像算法,该算法有效完成了回波数据的走动补偿与解耦合处理,实现了准确成像。其次针对降采样的大斜视SAR回波数据成像问题,提出将上述成像算法构造成NCS算子并基于该算子建立压缩感知重构模型,通过对模型的优化求解直接获得最终的成像结果。该方法对于稀疏性成像场景能够有效降低回波数据采样率实现高质量成像,对于非稀疏成像场景在满采样条件下能够提高成像质量。最后的点目标和面目标的仿真实验验证了该文所提方法的有效性和可行性。      

匹配傅里叶变换的SAR多普勒参数估计

讨论了SAR的基本信号模型，针对这一模型提出了应用匹配傅里叶变换估计SAR多普勒参数的新方法。文中给出了理论分析和仿真，并用机载SAR回波实际数据进行了多普勒参数估计，根据估计的多普勒参数给出了成像结果，表明了该方法可对SAR数据进行盲处理估计出多普勒参数，且精度高。     

面向应用的SAR场景回波信号仿真质量评估方法

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)回波信号仿真具有广泛的应用背景,国内外提出了很多行之有效的SAR回波仿真方法.然而,衡量SAR回波信号仿真质量的手段相对缺乏,现有方法是采用点目标的峰值旁瓣比衡量仿真质量,但是缺乏对仿真目标或场景的评估能力.文中从SAR回波信号仿真的应用背景出发,结合目标与地物的特征,分别对目标与场景的回波信号仿真质量进行评估.利用仿真的SAR目标与场景,证实了该评估方法的合理性与可行性.     

机载SAR半实物快速回波模拟设计及实现

合成孔径雷达(SAR)回波模拟计算量大、用时长,快速的实现SAR回波模拟非常有利于SAR系统的研制。设计了一种基于FPGA的通用雷达快速回波模拟半实物平台;同时为了快速实现SAR回波模拟,改进了基于等效散射体回波模拟算法;考虑到算法的并行运算,优化了可编程逻辑器件(FPGA)硬件实现流程,实现了点目标和自然场景的SAR回波快速模拟并提供高精度的回波数据。实际应用结果表明,设计的通用SAR回波模拟平台能够依据不同的SAR仿真需求快速地模拟回波信号,满足对SAR系统评估测试要求。     

一种新的SAR回波仿真算法

在分析了SAR叫波数学模型、用于SAR原始回波仿真的二维卷积算法，以及线性卷积运算实现方法的基础上。提出一种新的时频混合算法。对这两种算法的运算过程进行了详细地比较分析。并进行了仿真，给出了仿真过程和结果。理论分析和仿真结果表明，时频混合算法能够连续、实时地产生SAR模拟回波数据。     

无人机载SAR实时信号处理系统设计

针对合成孔径雷达实时成像处理中数据量大、数据吞吐率高、成像算法实现复杂等特点,设计了适合于无人机载SAR实时信号处理系统的硬件平台和实时信号处理算法流程。该信号处理系统包括一块带有AD采集功能的接口板和两块以TS201为核心处理器的信号处理板。考虑到实时性要求和无人机平台的不稳定性,设计了一种结合惯导和回波数据进行运动补偿的改进型RD成像算法。在无人机平台上成功稳定地实现大面积连续实时成像,证明信号处理系统稳定可靠,实时信号处理算法可行。     

基于压缩感知的双基SAR二维高分辨成像算法

双基地合成孔径雷达(SAR)由于收发分置,具有广阔的应用前景,但常规的频域算法不仅面临距离史双根号问题,而且数据采集受Nyquist理论限制,数据量大。近年来提出的压缩感知(CS)理论指出,在一定条件下可以从很少的采样点中以很大的概率重建原始未知稀疏信号。本文将CS理论与双基地SAR模型相结合,提出一种基于CS的双基地SAR二维高分辨成像算法。该算法将二维随机降采样回波数据作为测量值,根据发射信号构造距离向测量矩阵,通过方位向多普勒相位因子构建方位向测量矩阵,利用CS恢复算法对目标进行了分维重建。仿真结果与性能分析表明,该算法在严重欠采样情况下仍能完好的重建原始目标,而且对噪声具有一定的鲁棒性和免疫性。与传统双基SAR成像算法相比,该算法具有更高的分辨率,成像结果峰值更加尖锐,峰值旁瓣比(PLSR)和积分旁瓣比(ILSR)都较低,而且采样率低、数据量少,具有一定的有效性和实用性。      

一种基于误差反向传播优化的多通道SAR相位误差估计方法

方位向多通道合成孔径雷达(SAR)可实现高分辨率宽测绘带成像,准确估计通道间相位误差是保障成像质量的关键。该文提出了基于误差反向传播训练优化的通道相位误差估计方法,该方法根据多通道SAR回波生成的物理过程,构建含有通道间相位误差待估计参数的观测矩阵,通过初始化的通道误差和初始化的目标散射系数参数生成初始化的SAR回波,并计算该回波与多通道SAR实测回波之间的误差,通过深度学习中常用的误差反向传播的方法,不断训练优化上述参数,最终获得通道间相位误差的估计值,同时也得到了对稀疏目标散射系数的估计。该方法基于误差反向传播方法,并将该方法与通道误差的形成原理相结合,在稀疏假设下同时完成了相位估计和成像,为多通道SAR误差估计提供了一种全新的思路。多通道SAR仿真数据验证了该文算法的有效性。      

用聚束SAR对慢速运动目标进行轨迹跟踪和参数估计的方法

针对聚束式合成孔径雷达(SAR)动目标检测的问题,把回波信号进行连续重叠地时域分组,每组信号可以看成是来自一个时域子孔径, 然后在每个子孔径内分别成像。地面固定目标在每幅图像上的成像情况是相同的, 通过彼此相减就可以消去,达到了抑制杂波的目的,而运动目标由于每个时刻的位置都在变化,在每幅图像上的位置是不同的, 从而在相减后剩余下运动目标的图像,把这些图像拼接起来就再现了运动目标的运动轨迹,根据运动轨迹就可以对其运动参数进行估计。该文给出了这个方法的原理推导和具体的检测过程。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于电磁散射的复杂目标SAR回波与图像仿真

复杂目标的SAR图像仿真技术,对于目标识别与解译研究具有重要意义。该文提出的仿真算法,从目标的3维模型出发,运用弹射线原理,通过仿真全方位,全频带的目标散射系数来构建回波并成像。改传统平面波入射为球面波入射,使得算法不仅能够仿真远场成像系统,也适用于近场仿真成像。标准体实验,验证了算法的近远场,全极化,多角度,宽频带的仿真能力;复杂目标的仿真结果,同实测数据相比十分逼真。     

星载SAR海面场景回波仿真

利用分形海面模型、Kirchhoff近似电磁散射模型和基于时序的动态场景回波仿真模型得到星载SAR海面场景回波.给出理想单色波海浪和分形海面回波仿真实例,回波成像结果符合倾斜调制、速度聚束调制和实际海面SAR图像的统计特性,表明该方法有效.仿真得到的回波数据可为星载SAR海面顺轨干涉(ATl-SAR)测洋流、海洋全极化探测、反演海谱等仿真研究提供源数据.     

SAR目标回波基带信号产生模块设计

SAR目标回波基带信号产生模块是SAR目标回波模拟器的关键单元之一,其设计影响到模拟器系统的性能.该文提出了一种SAR目标回波基带信号产生模块的设计方案,详细介绍了该模块的主要功能、工作原理、模块组成以及实现方法,并提供了该模块的测试结果.经验证,它达到了SAR目标回波基带数据高速传输和大容量存储的设计要求,满足模拟器的研制需要.     

基于最小熵的斜视SAR多普勒调频率估计

多普勒调频率是实现高分辨SAR成像的重要参数。机载SAR成像惯用的子孔径相关法(Map Drift,MD)是基于一个点目标回波数据模型提出的,与实际情况严重不符,且不适用于低对比度地域回波的参数估计,有时甚至完全失效。文中提出一种基于图像最小熵准则的多普勒调频率估计算法。该算法不基于任何回波数据模型,采用搜索方式实现最小熵准则解卷积,其突出优点是:鲁棒性强,其聚焦效果不依赖于回波数据,在无明显特征场景下尤为突出。实测数据的成像效果验证了该方法的可行性及有效性。