一般构型机载双站SAR回波信号特性分析

一般构型机载双站合成孔径雷达(SAR)的成像结构与系统参数使其回波信号具有新的特性,文中从残余距离徙动、多普勒参数、回波频谱三个方面对信号特性进行分析。研究结果表明,残余距离走动与残余距离弯曲具有方位向非对称性,宽场景成像中需按照残余距离徙动与二阶相位误差对观测场景进行成像区分块;多普勒质心具有二维扩散性,多普勒调频率与多普勒带宽具有二维扩展性;在距离频域-方位时域校正距离走动可削弱因双站斜视带来的回波信号距离-方位向二维强耦合,推导了距离走动校正后的回波频谱公式。仿真验证了一般构型机载双站SAR的信号特性与距离走动校正方法的有效性。     

一种基于谱分析与改进方位非线性变标的大斜视聚束成像算法

针对大斜视聚束SAR成像中方位频谱混叠,且距离向与方位向严重耦合的问题,该文提出一种利用谱分析(SPECtral ANalysis, SPECAN)解方位频谱混叠、距离向采用调频变标(Chirp Scaling, CS)、方位向采用改进非线性变标(Extended Non-linear Chirp Scaling, ENCS)的大斜视聚束成像算法,首先将回波信号走动校正,然后利用SPECAN消除方位频谱混叠。进行距离徙动校正(Range Cell Migration Correction, RCMC)之后,利用CS消除距离弯曲的空变性,方位向采用 ENCS 补偿沿方位向变化的多普勒调频率,从而有效地提高了方位向的聚焦深度。仿真结果和分析表明,该方法能够在较大斜视角的聚束SAR模式下得到聚焦良好的高分辨率场景。     

基于FMCW的大斜视SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波信号形式,该文对基于调频连续波的大斜视SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而导致目标的径向移动。同时,针对调频连续波SAR大斜视Dechirp数据,提出了时域走动校正、频域多普勒频移校正、距离弯曲校正的改进R-D算法,仿真数据处理结果验证了该文分析的正确性和所提算法的有效性。另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,该文也分析了其对成像造成的影响。     

一种单通道SAR地面运动目标成像和运动参数估计方法

根据单通道高分辨SAR(Synthetic Aperture Radar)运动目标的回波包络和多普勒频谱的特性,本文提出一种利用二阶Keystone变换校正回波数据的距离弯曲,然后估计回波包络的斜率进行走动校正,再对运动目标的多普勒频谱进行分析得到运动目标的多普勒参数,进而对地面运动目标进行成像,同时完成对运动目标的定位,使运动目标在SAR图像中的正确位置上显示.另外,根据地面运动目标的多普勒参数和运动参数的关系,可以估计出运动目标的关键运动参数.结合仿真和实测数据的处理结果表明该方法可有效地对地面运动目标成像和运动参数估计.     

并行机载双站斜视SAR ELBF-CS成像算法

论文建立了并行机载斜视双站SAR的结构模型和信号模型,用收发载机多普勒贡献比为加权系数推导了点目标回波的扩展Loffeld频谱公式(ELBF)。在二维频域内补偿双站扭曲项,然后对剩余相位项做Taylor展开,利用Chirp Scaling(CS)方法,推导了并行机载双站斜视SAR的ELBF-CS成像算法。双站结构参数及双站扭曲项的距离向空变性用回波数据的距离向分块处理,推导了数据分块条件,由此可以实现宽场景成像。算法基于更精确的ELBF,并用CS方法校正点目标距离徙动,处理流程更简单,成像效率更高,仿真验证了本文算法处理并行机载双站斜视SAR数据的有效性。     

机载双站SAR运动补偿研究

与单站SAR相比,双站SAR的几何关系更复杂,运动误差来源更多,因而运动补偿难度更大.本文提出了一种有效的双站SAR运动误差的估计和补偿方法.文中首先根据双站SAR运动误差的几何模型,推导出径向运动误差随距离变化的解析式,接着利用从回波数据估计的多普勒调频率和图像对比度来估计运动参数,最后利用估计的运动参数对数据分别进行径向和沿航向运动补偿.该方法可有效校正收发平台的三维运动误差,并可降低双站SAR系统对惯导的要求.仿真和实测数据的实验结果验证了该方法的有效性.     

改进的接收机固定双站NLCS成像方法

该文针对机载双站SAR收、发系统分置的特点,首先建立了接收机静止模式下双站SAR的回波信号模型,然后分析该模式下几何特点、距离徙动及距离徙动差和方位向调频率的变化情况,接着讨论距离多谱勒域距离向调频率的变化情况,并提出了方位向调频率扰动函数的解析表达式,在此基础上结合单站的CS算法实现接收机静止的双站SAR数据聚焦,并对应用此成像算法所得扭曲聚焦图像进行几何校正处理。仿真实验验证了该文提出的方法的正确性和在接收机静止模式下应用此算法处理大测绘带成像的可行性。     

一种毫米波前视合成孔径雷达成像算法

针对传统正侧视和斜视雷达无法对雷达载机前方场景进行成像的缺点,提出了一种基于距离多普勒算法(RDA)的毫米波前视合成孔径雷达(SAR)成像方法。给出了系统的结构模型,分析了系统成像原理。基于空间几何模型和回波信号形式,分析了点目标回波的多普勒历程,给出了方位向多普勒调频率,得到各相位补偿因子和距离徙动校正公式。对成像场景大小和方位向成像分辨率进行了详细分析,采用MATLAB对6个点目标进行了成像仿真,并对仿真结果中点目标峰值中心的64×64点切片和方位向、距离向进行了分析。理论推导和实验仿真表明,基于RDA的前视合成孔径雷达可以对场景中目标有效成像且方位向成像分辨率可达到2 m,该系统可应用与侦查和制导领域。     

一种天基预警雷达目标运动参数估计方法

天基预警雷达系统中,由于卫星平台和目标间存在高速径向运动,回波信号会产生距离徙动和多普勒走动,导致FFT相参积累增益降低,不利于微弱目标检测。为了提高检测性能,需要准确估计出目标的运动参数,并对回波信号进行运动补偿。首先建立了目标回波模型,分析了回波距离徙动和多普勒走动特性;其次利用Keystone变换校正回波距离徙动,并通过对多普勒模糊数的广义最大似然估计和MTD处理估计出目标的径向速度;然后对校正后的回波信号在方位向作延迟自相关处理,再利用FFT和Jacobson校正算法估计出目标的径向加速度;最后通过仿真实验验证了本文算法的有效性。     

基于级数反演的斜视FMCW SAR成像算法研究

在斜视调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)成像中,斜距的三次项不仅会对相位产生影响,同时对包络也会有影响.如果不进行有效校正,将会影响到SAR图像的聚焦效果.针对这个问题,本文利用级数反演的方法推导出斜距展开到三次项时回波信号的距离多普勒频谱表达式,并在距离多普勒域上对三次项进行包络和相位滤波处理.此外,考虑到时域走动校正带来方位空变性问题,本文利用方位非线性变标算法(NCS)解决其沿方位空变性问题并给出结合运动补偿的实测数据处理的算法流程图.最后通过对多个点目标的场景进行仿真实验以及实测数据处理来验证本文成像算法的可行性和有效性.     

A Two-Dimensional Spectrum Model for General Bistatic SAR

This paper derives a 2-D spectrum model for general bistatic synthetic aperture radar (SAR). By introducing some new parameters such as equivalent monostatic parameters, bistatic factor, and weighted-equivalent range, the 2-D spectrum of general bistatic SAR can be expressed in the form of monostatic SAR even when the transmitter and receiver move along unparallel trajectories with different velocities. The result formulates bistatic SAR into an equivalent monostatic SAR model and would be useful for developing efficient bistatic SAR algorithms in frequency-domain or hybrid-domain processing. Simulation results are given to validate the performance of the model. For special bistatic SAR configurations, the model can be simplified. Compared to other similar models, the proposed model is clearer and much more concise.      

双基地合成孔径雷达的扩展ETF成像算法

本文详细研究了双基地合成孔径雷达的等效单基地成像模型,在此基础上提出了一种适用于双基地SAR的扩展ETF(Exact Transfer Function)成像算法.在原有单基地ETF算法的基础上,新算法采用由双基地成像几何关系所确定出的新的方位聚焦相位函数,算法的计算流程及效率和单基地SAR的ETF成像算法相同,优点是不需要任何的插值计算,论文同时讨论了算法的适用条件.最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

基于相位近似的双基地SAR波数域成像算法

双基地SAR系统的目标回波信号斜距历程与单基地SAR存在本质差异,因而单基地成像算法无法直接应用于双基地系统。为此该文提出对双基地SAR点目标脉冲响应函数二维频谱的相位项做一阶近似,由此推导出双基地SAR波数域成像算法。通过对点目标与面目标的成像仿真得到的成像结果及其质量评估指标表明:该算法可以在大基线长度、大斜视角的情况下实现高分辨成像。     

改进的双站SAR线性调频尺度成像算法

双站合成孔径雷达（SAR）具有隐蔽性和反侦察等优点,但对于双站SAR方位向移变结构的成像研究较少。本文提出了一种基于双站平飞移变模式下改进的双站SAR线性调频尺度成像算法（CS）。该CS算法利用了一种将双站回波等效为单站回波处理的简化方法,引入了收发双站速度比因子,可在双站速度比值不超过1．5的情况下较好地成像,并通过仿真和对实际数据的处理验证了算法的有效性。     

一种基于距离补偿的分布式小卫星双基SAR成像方法

在一定条件下,分布式小卫星双基SAR可近似认为是一种信号发射器与接收器平行运动的双基SAR系统。针对其结构特点,该文提出一种基于距离补偿的成像方法。通过该方法可把双基SAR的相位信息以单基SAR 的形式表示,这样就可利用单基SAR的成像算法对双基SAR进行研究。本文结合波数域算法对这一方法进行了阐述,并给出了仿真结果。仿真结果表明,该方法可有效应用于分布式小卫星双基SAR的成像中。     

基于二次距离压缩的双基地合成孔径雷达斜视成像算法

根据Tandem模式双基地SAR几何关系及其信号模型,该文给出了一种适用于该模式下的基于二次距离压缩的斜视成像算法,成功地解决了由于接收、发射平台分置而产生的不同于单基地SAR的二次距离压缩、距离徙动校正和方位聚焦问题。仿真表明在任意双基地角情况下,该算法均能得到很好的成像结果。     

一种新的星载双站SAR斜视等效距离模型

针对星载双站合成孔径雷达,提出单直线斜视等效距离模型,并给出适用的充分条件,与二阶距离模型、双直线同速等效距离模型、双直线双速等效距离模型进行理论和仿真分析比较,表明单直线斜视等效距离模型是一种精确、有效、简洁的距离模型.由于该模型具有单站SAR距离模型的形式,因此可以采用单站SAR成像方法来进行双站SAR成像处理,最后基于该模型,通过高精度斜视CS算法进行双站SAR成像仿真验证.     

机载双站合成孔径雷达Chirp Scaling成像算法

该文在分析机载双站SAR回波模型的基础上,结合常规单站SAR的Chirp scaling成像算法思想,推导出了双站SAR的Chirp scaling成像算法。对双站SAR的Chirp scaling成像算法进行了误差分析。最后通过仿真验证了算法的有效性。     

基于级数反演和数值计算的广义双基SAR距离徙动成像算法

收发平台速度大小和方向均不相同的双基SAR是一种广义的双基SAR,具有广阔的应用前景。该文首先分析指出,对于基线较长的广义双基SAR,很难简单地将其通过一定补偿而等效为单基SAR处理,接着提出了一种基于级数反演和数值计算的距离徙动算法,最后采用该方法对仿真数据进行处理,得到了良好的成像结果。理论分析和仿真结果表明,该方法可有效应用于长基线、大斜视角的广义双基SAR成像。     

An effective focusing approach for azimuth invariant bistatic SAR processing

This paper proposes a processing method to extend monostatic imaging algorithms for the azimuth invariant bistatic SAR (BISAR) data where the transmitter and the receiver move on parallel tracks with equal velocities. The bistatic range history is approached by a polynomial of the azimuth time. Based on this model, an analytic 2-D signal spectrum derived by the method of series reversion is utilized and a simple one-to-one mapping between the transmitter and the receiver closest ranges is established. In this way, efficient monostatic imaging algorithms which operate in the 2-D frequency domain or the range-Doppler domain are easily modified to handle the BISAR data. In this paper, a chirp scaling algorithm for the BISAR is developed as an application of the new method. By implementing two key operations, range cell migration correction by a chirp scaling, and azimuth compression by a curve fitting technique, this algorithm is able to process the azimuth invariant BISAR data. Simulation results are presented to demonstrate the validity and the efficiency of the proposed algorithm.