基于ECS+FIR的星载SAR快视成像算法

常用的快视成像算法(SPECAN算法、RD+FIR算法等)无法满足大距离徙动条件下星载SAR成像处理的精度要求.针对以上问题,本文提出了一种基于等效斜视模型的ECS+FIR滤波的快视成像算法.该算法的运算量不随距离徙动量的增大而增加,适合于大距离徙动量的星载SAR数据快视成像.该算法在距离向采用FIR滤波来降低信号采样率,在方位向利用SCANSAR原理采用部分孔径数据进行成像,从而有效地减小了成像处理的运算量.论文详细地给出了ECS+FIR快视算法的原理和流程,并将该算法同SPECAN算法、RD+FIR算法进行了比较.通过大量计算机仿真和对处理结果的对比分析,验证了算法的有效性.     

弹载合成孔径雷达大斜视子孔径频域相位滤波成像算法

弹载合成孔径雷达(SAR)为满足机动性和实时性,常采用大斜视子孔径成像处理;而大斜视SAR成像存在严重的距离方位耦合,时域校正距离走动解决这一问题会带来方位聚焦深度问题。针对方位聚焦深度问题以及子孔径特性,该文提出一种新的子孔径成像算法—频域相位滤波算法(FPFA),该算法在无近似瞬时斜距模型下,采用时域校正距离走动,频域校正弯曲,在方位频域引入相位滤波因子校正多普勒调频率和方位向高次项的空变性,并结合谱分析(SPECAN)技术实现方位聚焦。仿真和实测数据处理验证了该算法的有效性。     

条带SAR重叠子孔径算法成像限制的研究

直接面向距离向脉冲压缩的条带重叠子孔径算法(Overlapped Subaperture Algorithm,OSA)成像算法无需在接收端进行去斜处理,在距离向采用脉冲压缩获得高分辨率,在方位向通过子孔径划分、二级FFT获得高分辨率。该算法在方位向第一级处理时需在子孔径内忽略波前弯曲效应、完成低分辨率成像,距离向脉冲压缩之前需要将距离方位的耦合误差限定在一定范围内并进行补偿,因此引入了算法的使用前提条件。对适用于距离向脉冲压缩条带OSA算法的成像限制进行了研究,简单介绍了成像算法的回波模型与算法流程并引入了算法使用限制条件,对使用限制条件进行了详细的数学推导,明确了算法适用范围,总结了影响方位向与距离向成像尺寸、子孔径划分的主要因素。通过条带SAR重叠子孔径算法成像限制的研究对雷达系统参数选取、技术指标制定和成像处理参数选取等有指导意义。     

弹载SAR大斜视SPECAN成像算法

由于导弹攻击的目标在航线前方,弹载SAR需具备大斜视成像能力。针对大斜视状态下回波数据方位向和距离向严重耦合、弹载SAR平台实时性要求高的特点,提出了一种基于谱分析(Spectral Analysis,SPECAN)算法的弹载SAR大斜视成像算法。通过在方位时域进行距离走动校正,降低了回波方位向和距离向的耦合;通过二维时域中方位向的SPECAN处理和方位向FFT,获得SAR成像结果。算法处理流程简单,是一种实时性高的中等分辨率成像算法,适合应用于弹载SAR大斜视成像。仿真验证了算法的有效性。     

ECS结合Modified SPECAN在ScanSAR精确成像中的应用

在分析SPECAN成像处理算法基础上，应用ECS算法进行ScanSAR距离向处理，ModifiedSPECAN算法进行方位向处理，完成ScanSAR精确成像处理。给出了对Burst图像内和子测绘带间Burst图像方位向像素间隔归一化方法，通过计算沿距离向的方位尺度变换因子实现整个测绘带方位向像素间隔的归一化。最后通过对点目标计算机成像仿真，验证了算法的有效性。     

一种大斜视SAR俯冲段频域相位滤波成像算法

大斜视SAR俯冲阶段的高速下降以及加速度等特点,导致距离方位耦合严重,方位平移不变性的假设不再成立,无法得到精确的二维频谱,给成像处理带来困难.针对这些问题,本文提出一种基于频域相位滤波处理的子孔径俯冲段成像算法.采用级数反演(MSR)得到精确的二维频谱,时域校正距离走动、频域校正距离弯曲的方式实现距离和方位的二维解耦合,最后在方位频域引入高次频域相位滤波因子校正调频率的空变并结合谱分析技术(SPECAN)实现信号方位频域聚焦.整个算法只包含快速傅里叶变换(FFT)和复乘,不涉及插值,易于工程实现.点目标仿真数据和机载实测数据处理验证了本文提出算法的有效性和实用性.     

一种应用在多孔径宽测绘带SAR中的CS算法

多孔径接收宽测绘带SAR方法是一种较先进的高精度宽测绘带SAR成像方法。这种方法要求先对距离向信号压缩然后用反解矩阵求出各个测绘带的信号，然后再进行方位向聚焦。RD算法应用在这种成像方法比较方便，但是在星载SAR成像中大多用精度较高、运算量较小的CS算法。CS算法要求先进行方位向FFT而不是距离向压缩，所以不能直接应用在这种成像方法中。该文提出了一种基于CS算法的多孔径成像算法，可以很方便应用于多孔径接收宽测绘带SAR，并进行了计算量和误差分析，给出了仿真结果。仿真结果证实了本文所述方法的有效性。     

基于线性调频变标原理的SPECAN成像算法

在擦地角较大的前斜合成孔径雷达(SAR)模式下,距离走动会随斜距明显变化。传统SPECAN成像算法只以中心斜距为参考进行了走动校正,使得测绘带距离边缘仍会有残余的距离走动,最终导致目标的散焦。为了解决该问题,提出了一种基于线性调频变标原理的SPECAN成像算法。该算法首先在二维时域乘以Chirp Scaling因子,去掉了距离走动的距离空变性,然后使用传统SPECAN成像算法完成图像的二维聚焦。仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。     

一种基于SPECAN卷积的聚束式SAR宽场景高分辨成像算法

针对聚束式SAR成像,提出了一种基于谱分析（SPECAN）卷积的宽场景高分辨成像算法。该算法主要利用SPECAN卷积对回波方位实现了多普勒去模糊,推导二次相位补偿项,可实现信号支撑区相干性恢复。利用SPECAN卷积和相位补偿实现了信号二维频谱解模糊,同时保持了相位规律,所以可利用高精度的距离徙动算法（RMA）实现高分辨聚焦。区别于传统的聚束式SAR成像算法,基于SPECAN卷积的算法不引入近似,可应用于大场景高分辨聚柬成像。仿真试验验证了该方法的有效性和优越性。     

基于回波数据的高分辨力机载SAR运动补偿

本文详细地分析了基于距离压缩数据的运动补偿和基于复图像的运动补偿的机理,提出了基于回波数据的高分辨力机载SAR．运动补偿算法。该算法采用子孔径技术,利用修改的最大对比度法提取子孔径的多普勒调频斜率,作距离压缩数据的时域运动补偿,然后用PGA作复图像的频域运动补偿。实录数据的成像实验表明,该算法能有效地克服单一运动补偿算法的场景依赖性,获得比较满意的成像质量。     

一种改进的星载聚束SAR子孔径ECS算法

在分析原有ECS算法的基础上，提出了一种适合于星栽聚束SAR成像的子孔径ECS算法。该算法对数据进行子孔径划分，可降低系统对PRF及运算存储量的要求。距离压缩采用斜视等效距离模型，实现精确的距离徙动校正。方位压缩采用方位scaling和频谱分析来实现，并分析推导了合理的方位scaling因子取值。最后，通过仿真验证了算法的有效性。     

子孔径NCS算法中虚假目标产生的机理与消除方法研究

子孔径结构的引入是实现Ultra Wide Band SAR(UWB SAR)实时信号处理的关键。将子孔径结构与Nonlinear Chirp Scaling(NCS)算法相结合的子孔径NCS算法可以较好的实现UWB SAR实时信号处理,但子孔径结构的引入使得成像结果中存在虚假目标的影响。针对子孔径NCS算法中存在虚假目标的现象,该文从理论上分析了虚假目标产生的机理,并提出了对距离弯曲校正前的子孔径回波两端补零的改进子孔径NCS算法消除虚假目标,最后通过仿真和实测的UWB SAR回波数据验证了该文理论分析以及所提方法的正确性。     

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。     

一种适用于小型平台SAR的实时成像系统

针对小型化SAR成像处理器的特点，提出了一种具有性能高、体积小、实用化的实时处理系统的设计方案。从分析处理芯片、处理板并行体系结构的选择出发，给出了一种合理的SAR实时成像系统的硬件实现方案及具体实现方法。针对小型化SAR的成像特点，采用一种子孔径补偿的改进型RD成像算法，该算法具有运算量较小、补偿效果好的特点，并提出了软件设计的优化方案。     

弹载SAR实时信号处理研究

该文针对SAR成像方法进行了理论分析,研究了用于弹载SAR的时域子孔径算法实现,给出了算法的流程,最后根据实际系统需要,设计了采用高性能的DSP芯片TS203的信号处理系统并用于实际的数字信号处理并给出了该系统的成像处理结果.结果表明采用时域子孔径算法和该文所设计的硬件平台,能够正确对弹载SAR回波进行实时成像计算.     

基于FPGA的星载SAR成像信号处理技术

通过现场可编程门阵列(FPGA)设计并实现星载合成孔径雷达(SAR)成像处理,能够完成对多种模式星载SAR回波数据的高速处理。该文搭建的成像处理系统以子孔径极坐标格式算法(PFA)为核心,首先,在精确的多普勒中心频率估计基础上,采用基于尺度变换原理的距离向处理(PCS)与方位向高精度sinc插值级联的算法处理流程实现子孔径数据域重采样,极大地提升了处理精度与运算效率;然后,对各子孔径图像进行辐射校正消除扇贝效应,并采用加权平均算法获得了全孔径拼接图像;最后,基于Sentinel-1卫星实测数据对本系统进行了验证和分析,在系统工作频率200 MHz情况下,能够在5.92 s内实现8 192×8 192像素点的32位单精度浮点成像处理,实测数据成像结果验证了该系统的有效性,从而为实时处理奠定了技术基础。