二维脉内扫描高信噪比高分辨大测绘带成像

为了解决合成孔径雷达信号的信噪比会随着测绘场景的增大和分辨率的提高而降低这个问题,提出了一种新的基于俯仰-方位二维脉内扫描的高信噪比高分辨大测绘带合成孔径雷达成像模式．在发射端利用面阵全孔径,以较低的脉冲重复频率发射俯仰-方位二维窄波束,并进行脉内二维扫描;在接收端全孔径接收,并进行二维数字波束形成,消除低脉冲重复频率带来的多普勒模糊以及俯仰维脉内扫描带来的距离模糊,最终实现高信噪比高分辨大测绘带成像．仿真实验表明,该成像模式可以显著提高高分辨大测绘带成像系统的信噪比．     

基于星载混合相控阵MIMOSAR的多方向测绘带成像及二维DBF处理

为解决图像模糊和图像混叠的问题,提出了将混合相控阵MIMO雷达与SAR相结合(混合相控阵MIMO SAR)的多方向测绘带成像方法,且提出二维数字波束合成(DBF)处理技术以实现无模糊宽测绘带高分辨率成像。首先建立该方法信号模型,推导了混合相控阵MIMO SAR的实际控制矩阵。然后针对多方向成像易造成图像混叠和距离模糊的不足,提出俯仰向自适应DBF算法,实现了图像混叠部分的有效分离且对模糊有很好的抑制。最后利用方位向加权对带外模糊置零。仿真结果表明该二维DBF处理技术的有效性。与星载双向和相控阵多向成像方法相比,该方法工作方式更灵活,能够满足多功能星载SAR的要求。     

星载多通道SAR的模糊特性研究

为解决星载SAR的高分辨率和宽测绘带之间存在的矛盾,引入了多通道模式．基于多通道SAR的工作原理,深入分析了多通道SAR模糊信号的来源;从子带滤波和多通道重构的角度,提出多通道SAR的方位模糊计算方法,最后给出了仿真实例．仿真结果表明,该方法能够有效应用于星载多通道SAR设计中,指导选择合适的脉冲重复频率,以降低方位模糊和距离模糊．     

脉冲相位编码信号大测绘带合成孔径雷达成像

在传统单天线体制的合成孔径雷达成像中,存在方位向高分辨率与大测绘带相互制约的关系,以前的方法总是寻求两者的折中．针对这一问题,提出了一种利用脉冲信号相位编码解距离模糊的新方法,在保证方位高分辨的同时实现大测绘带成像．该算法通过引入初始调制相位,利用回波方程建立线性方程组,实现了将产生距离模糊的不同子测绘带回波分离,取得了很好的成像效果．相对于多天线方法解模糊,具有系统复杂度低、容易实现等优点．     

基于脉冲捷变机载SAR高分辨宽测绘带成像系统设计

针对机载相控阵体制合成孔径雷达成像幅宽较窄的问题,根据高分辨宽测绘带成像的需求,提出了一种基于脉冲级捷变的宽幅成像控制方法.该方法通过脉间切换俯仰向波束指向,实现对多个测绘子带的回波数据采集,并分别进行成像处理,利用子带图像间的交叠区域进行子带图像拼接处理,从而在获得宽幅图像的同时,又保证了成像分辨率.实验结果表明,本文方法处理的图像可无缝拼接,实现了机载合成孔径雷达(SAR)大幅宽高分辨率的需求.     

弹载扫描SAR宽测绘带模式成像方法研究

针对弹载SAR景象匹配制导中匹配概率较低,需要大测绘带图像的问题,提出了通过天线距离向扫描扩大测绘带宽度的弹载扫描SAR宽测绘带成像模式.建立了弹体三维运动下的成像几何模型,给出了目标斜距表达式和回波信号表达式.通过分析扫描造成的线性距离走动空变性与多普勒中心空变性的问题,提出了改进的Range-Dopp ler成像算法,并分析了算法运算量.然后推导了弹体存在侧向移动时的几何校正公式.最后通过仿真验证了所提成像模式和算法的可行性.     

利用回波数据的高分宽测机载SAR运动误差提取方法

为实现高分辨宽测绘带SAR成像,提出一种基于回波数据的高分辨宽测绘带机载SAR运动误差提取方法,有效弥补了基于惯性测量单元/全球定位系统(INS/GPS)提取的运动误差精度低的问题.首先采用一种基于图像对比度最优的方法对SAR回波数据进行相位误差估计,然后利用加权总体最小二乘(WTLS)基于空变相位误差模型反演运动轨迹误差,最后利用得到的轨迹信息实现空变相位误差的补偿和残余距离徙动校正.实测数据处理结果证明该方法有效,相比传统自聚焦算法具有更高的估计和补偿精度.     

一种宽幅星载TOPSAR数据高效成像算法

得益于天线波束方位向扫描技术,星载合成孔径雷达(SAR)能够在渐进扫描模式(TOPS)下实现宽测绘带观测.在TOPS模式下,SAR波束沿着方位向进行逆时针反复扫描,并在距离向上进行多次切换,从而获取多个图像切片(burst).为了获得均匀采样的完整成像结果,通常需要对各burst进行重采样,但这会增加额外的计算量,降低处理效率.本文提出了一种宽幅星载TOPSAR数据高效成像算法.首先,在去斜率操作中引入一种新的插值方法,可以灵活地调整最终图像的方位采样间隔,方便进行图像拼接.该方法避免了在聚焦处理前的补零操作,从而降低计算量.在此基础上,本文结合TOPS模式多burst的特点,设计了一种GPU并行处理架构,成倍地提高数据处理效率.最后,根据仿真数据进行了实验,验证了该成像算法的有效性和高效性.     

利用SPECAN算法的聚束SAR成像处理

讨论了距离向去调频聚束模式SAR信号的回波模型及特点,通过对聚束SAR信号的时、频域关系的分析,给出了适合去调频后的聚束SAR数据的成像算法。该算法结合了SPECAN算法高效和标准条带成像算法精确的优点,首先采用SPECAN算法对原始数据距离向去斜,其次采用距离-多普勒算法实现方位精确聚焦,与传统的距离-多普勒算法相比,成倍地降低处理的数据量,从而可实现聚束SAR的实时成像处理。对Ku波段实际飞行数据采用该算法压缩得到高分辨率的图像,验证了理论分析的正确性和所用方法的可行性。     

机载SAR成像中数据压缩的硬件实现

根据机载合成孔径雷达(SAR)成像原理，在高速信号处理系统的基础上，提出了一种可行的硬件实现方法．采用国际上通用的距离多普勒(RD)算法，使用Altera公司的FPGA器件实现距离(方位)压缩，并分析了系统的主要性能指标，给出了该系统的测试结果．利用该方法实现SAR成像，运算速度可达200MHz，取得满意成果．     

星载多发多收SAR多维编码波形设计与分析

多发多收合成孔径雷达(MIMO SAR)解决了传统SAR存在的高分宽幅矛盾。为提高MIMO SAR对通道之间干扰能量的抑制能力,采用多维波形编码技术进行系统设计,并研究了MIMO SAR的波形设计问题。针对两种新型信号形式:正负线调频信号及正交频分复用调制线调频信号,与短时移正交信号(STSO)进行对比分析及成像实验验证。根据MIMO SAR多个孔径同时发射信号、多个孔径同时接收回波的特点,结合多维波形编码技术进行回波处理。在俯仰维,利用数字波束合成技术进行多个子测绘带的划分,实现大测绘带成像;在方位维,利用多通道重构算法将周期非均匀采样的回波恢复为均匀采样,实现高分辨率成像,在此基础上开展新体制SAR发射信号的设计与成像实验验证。实验结果表明,较之其他两种信号,STSO信号的峰值旁瓣比、积分旁瓣比及分辨率等性能最优,对模糊能量抑制更为彻底,在MIMO SAR中性能良好,与传统SAR的性能近似。STSO在MIMO SAR体制中具有良好聚焦性能,且各项成像指标良好,在一定程度可降低系统设计的复杂度。     

一种精确的前斜视SAR方位高分辨分析方法

基于前斜视SAR的运动特点和波束在场景平面上的扫描规律，建立了点目标与天线相位中心的瞬时斜距模型，提出了一种新的关于前斜SAR方位向高分辨特征分析的方法，通过对前斜视SAR合成孔径长度及方位分辨特性的研究，给出了合成孔径长度与方位分辨率近似公式的使用条件并作为前斜视SAR较为精确地成像与合理简化数据处理的基本依据．     

Design method for bandwidth and synthetic aperture time in GEOSAR

The complex relative motions between the Radar platform and the targets are more complex in geosynchronous Synthetic aperture radar (GEO SAR). The assumption that range and azimuth are uncoupled in Low-Earth-Orbit SAR does not hold in GEO SAR. The common calculation method for bandwidth and synthetic aperture time cannot be used in GEO SAR. In this paper, a method suit able for GEO SAR is proposed to design imaging parameters including the bandwidth and synthetic aperture time. First, a resolution analysis method with analytical expression is deduced based on geometrical mapping, and then based this expression, the bandwidth and the synthetic aperture time are optimized to meet the resolution's needs on value and shape (close to a circle). Finally, a design example in a GEO ellipse orbit is given, and the resolution analysis result corresponds to the image obtained by the Back Projection (BP) method. The designed bandwidth and synthetic aperture time are also provided. Simulation results validate the effectiveness of the proposed method in the GEO SAR system design.     

New method for azimuth-dependent correction of highly squint missile-borne SAR subaperture imaging

Squinted imaging is one of the most important modes in the missile-borne synthetic aperture radar (SAR). Usually, from the view of practical applications, the missile-borne SAR adopts subaperture processing in order to implement quick look imaging. In the highly squint mode, the echo signal couples greatly between range and azimuth, so traditional algorithms perform the linear range walk correction in the azimuth time domain firstly to mitigate greatly the range-azimuth coupling, which causes the problem of position dependent azimuth phase, resulting in the azimuth uniform processing disabled and impacting the azimuth depth of focus (DOF). Based on the deep analysis of the instantaneous slant range model in the highly squint missile-borne SAR, this paper proposes high-order phase filtering to correct azimuth-dependence for implementing the identical azimuth-focusing processing. Simulation results validate the effectiveness of the proposed algorithm.     

Imaging method for highly squinted SAR with spatially-variant doppler centroid correction

In the high squint SAR imaging, the linear range walk correction (LRWC) is usually adopted to mitigate the coupling between range and azimuth. The conventional algorithms only consider the effects of Doppler frequency modulation rate dependence but ignore the spatially-variant Doppler centroid; this will affect the final focusing. In this paper, the effects of spatially-variant Doppler centroid in high-squint synthetic aperture radar (SAR) are analyzed and discussed, and a modified nonlinear chirp scaling algorithm with spatially-variant Doppler centroid correction in high squint SAR azimuth processing is proposed in order to improve the quality of the final focusing. Both simulation and real data processing validate the effectiveness of the proposed method.     

一种时域去走动的四阶模型SAR成像方法

针对大斜视SAR回波耦合性强问题,从提高斜距模型近似精度和距离徙动校正精度两方面对SAR成像进行了研究,推导了一种四阶SAR成像算法模型。首先为了提高模型近似度,将斜距展开到四次项,然后为了将距离向和方位向进行初步解耦,在时域进行走动补偿,通过级数反演法将信号转到二维频域进行距离弯曲校正,方位匹配滤波后得到聚焦后的SAR图像。该方法流程简单,便于实时处理。仿真结果表明,该方法具有较强斜视处理能力,取得了较高的成像分辨率。     

中轨SAR海面运动舰船回波建模研究

中轨SAR具有宽测绘带及重访时间短的优势,是低轨SAR与高轨SAR的重要补充。然而,相对于低轨SAR,中轨SAR具有合成孔径时间长,轨道特性复杂等特点,常规斜距模型不适用于中轨SAR。考虑了回波非"停-走-停"的情况,结合轨道及运动舰船特点,对中轨SAR舰船目标斜距模型进行定量化分析。得到舰船在静止、匀速运动、加速运动时四阶斜距模型能够满足成像要求,当受海浪影响时四阶斜距模型将失效的结论。最后实现中轨SAR海面舰船回波精确建模。     

Imaging algorithm for highly squinted SAR data processing based on phase disturbing

For quick look imaging, a phase disturbing algorithm (PDA) for focusing synthetic aperture radar (SAR)subaperture data acquired at a high squint angle is proposed. First, the signal model is addressed and then the range processing and azimuth processing are analyzed in detail. The PDA performs the linear range walk correction (LRWC) in the time domain and the range cell curvature correction (RCCC) in the frequency domain to mitigate the range-azimuth coupling. Additionally, a disturbing phase is introduced in the frequency domain to remove the variation of the Doppler chirp rate with the azimuth position caused by LRWC in the time domain,and so an identical reference function can be employed in azimuth processing. Simulated results and raw data processing validate the effectiveness of the proposed algorithm.