星载合成孔径雷达二维闪烁相位误差校正方法研究

分析了电离层闪烁效应对低频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)方位向分辨率的影响, 并基于二维相位屏方法生成了距离向空变的闪烁相位误差.传统的相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus, PGA)方法难以适用于二维空变相位误差校正, 而本文基于闪烁相位误差在距离向具有连续性的特点, 在一定规则基础上将整幅图像划分为若干个子孔径, 对每个子孔径图像利用PGA方法进行相位误差估计, 再将得到的各子孔径相位误差进行插值运算, 从而得到整幅图像的闪烁相位误差.仿真结果表明:相比于传统PGA方法, 子孔径PGA方法可以有效解决二维空变闪烁相位误差对图像方位向分辨率的影响, 校正后的图像得到很好的恢复, 方位向分辨率明显提高.     

基于PWE-PGA算法的条带SAR载机航迹估计

相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种高效的自聚焦算法，然而距离向窄波束的假设条件，使其对某些工作体制参数的雷达系统并不适用。加权相位梯度自聚焦(PWE—PGA)算法考虑了距离变化对相位误差的影响，扩展了PGA算法的应用范围。文中对此算法进行了深入研究，提出了一种利用PWE-PGA算法进行条带SAR载机航迹估计的方法，并对影响估计精度的因素进行了深入的分析。     

基于多通道自聚焦校正SAR图像空变误差研究

针对相位梯度自聚焦(PGA)在无特显点的场景下应用效果不明显和最小熵及最大对比度自聚焦方法运算量过大的特点,提出一种新的校正空变误差自聚焦方法,利用相位误差局部非空变的特点,对距离向各个子块数据进行非空变相位误差进行估计。根据载机平台的运动特点及已估计出的各个子块的相位误差,计算出载机平台在垂直航向上的斜距误差。利用已估算出的斜距误差对整个距离向进行相位误差拟合,从而获得距离向的空变相位误差曲线。最终获得了较好的成像效果,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

适合P波段UWBSAR的改进PGA算法

相位梯度自聚焦（PGA）算法是一种高效的自聚焦算法，其优良的聚焦性能是建立在合理的统计模型和高信杂比的基础上。对于信杂比较低的P波段超宽带合成孔径雷达（UWBSAR）图像来说，传统PGA算法的聚焦效果并不理想。对此，文中提出了将对比度准则和传统PGA算法相结合的改进PGA算法，有效地削弱了图像信杂比对PGA聚焦性能的影响。文中还提出了“参考点对齐”法来校正PGA算法聚焦所产生的图像平移（沿方位向）失真问题。文中所提算法已经成功运用于某P波段UWBSAR实测图像数据的聚焦处理，并得到了比传统PGA算法更好的聚焦处理结果。     

基于改进PGA算法的机载条带式UWB SAR运动误差精补偿北大核心CSCD

传感器精度较低的情况下,单纯基于测量数据的运动补偿难以满足机载超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)的聚焦精度,需要自聚焦算法对初步聚焦的图像进行精补偿。相位梯度自聚焦(PGA)是一种高效、稳健的自聚焦算法。文中研究了PGA算法在机载条带式UWB SAR中的应用,提出一种改进的三步选点策略以提高选点质量,然后对基于参考点对齐的子图像拼接方法进行了改进。实测P波段机载UWB SAR数据处理结果表明改进PGA算法精度高、收敛快,可有效校正残余相位误差,并完成较高精度的子图像拼接。     

一种SAR两维自聚焦算法的FPGA实现

为实时完成合成孔径雷达(SAR)散焦图像的自聚焦,该文提出了一种能够校正残留距离徙动并且适用于空变误差场景的2维自聚焦处理方案。该方案首先利用2维自聚焦算法同时校正残留距离徙动和粗略补偿相位误差,然后进行分块PGA校正空变误差。文中详细阐述了该方案的FPGA设计过程,并对资源占用、运算速度、精度和聚焦效果进行了分析。当FPGA工作在200 MHz时,系统可在5.7 s内完成了8K8K点单精度复图像的自聚焦处理。实测数据处理结果充分验证了该系统的实时性和有效性。      

UWB SAR视线运动误差补偿的新方法

由于工作在UHF／VHF波段的超宽带合成孔径雷达(SAR)具有大波束角，载机运动误差将导致回波相位误差的空变效应，传统窄带的运动补偿方法已不再适应这种情况。基于宽带大波束角的特点，并考虑大测绘带的情况，对回波相位误差的空变效应进行了定量分析，并在此基础上提出一种方位向和距离向相结合的二阶补偿方法。其主要思想是：对距离压缩数据在方位向和距离向分别进行分块，在子块内根据目标回波多普勒频率与目标相对载机位置的——对应关系，并利用视线误差随距离变化的特性，获取准确的相位补偿因子，以补偿空变相位误差。仿真实验证明该方法具有良好的补偿效果，成像质量显著改善。     

一种改进的SAR反投影图像相位梯度自聚焦方法

反投影(BP) 算法是一类经典的合成孔径雷达(SAR)成像处理方法。BP在已知航迹条件下可以实现数据的高精度聚焦。但是,BP重建图像中,运动误差导致的目标散焦通常沿着不同的方向存在,残留距离徙动不能严格限制在一个距离分辨率单元内,运动补偿困难。文中提出了一种修正投影栅格的子带宽相位梯度自聚焦(PGA)处理方案。其中,基于数据采集平面的非均匀栅格重建图像,完全去除了目标散焦方向的空变特性。然后,对子带宽分解的反投影数据进行PGA运动补偿并拼接得到全分辨率图像。最后,点目标仿真验证了该方法的有效性。     

一种基于图像域相位误差估计的圆迹SAR聚焦算法

残余运动误差是影响高分辨率圆迹SAR图像获取的首要原因。该文针对回波数据域信杂比较低、相位误差跨距离分辨单元的问题, 提出了一种基于图像域估计相位误差的圆迹SAR聚焦算法。该方法首先对强点目标图像进行加窗截取, 然后从图像中重建回波估计方位向的相位误差, 计算距离向徙动误差, 最后通过对回波数据补偿相位误差完成跨距离分辨单元的徙动矫正和方位向聚焦, 获取高质量的圆迹SAR图像。仿真和实际数据处理结果验证了该方法的正确性和有效性。      

一种适用于机载/固定站构型 BiSAR 成像的改进相位梯度自聚焦方法

在机载/固定站构型双站合成孔径雷达(Airborne/Stationary Bistatic Synthetic Aperture Radar, A/S-BiSAR)成像中,回波信号方位不变性的假设不再成立;完成距离徙动校正和距离压缩之后,同一距离单元处信号的多普勒调频率具有沿方位向变化的特性.该信号特性导致了传统的相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus, PGA)方法对相位误差的估计精度显著下降.针对该问题,该文提出了一种改进 PGA 方法.与传统 PGA 方法相比,该方法通过增加对样本信号的剩余二次相位补偿,有效减小了变化的多普勒调频率对相位误差估计的影响,从而提高了对相位误差的提取精度;此外,该方法考虑了对距离空变相位误差的估计和补偿,使之适用于宽测绘带条件下的 A/S-BiSAR 成像.实测数据的处理和分析验证了该文方法的有效性.     

基于子孔径相位误差拼接的相位梯度自聚焦算法

随着雷达技术的发展,合成孔径雷达的成像精度也得到了大幅提升,与之相匹配的,也需要能更精确地进行运动补偿的算法。由于惯导精度无法满足需求,如果仅使用惯导数据对运动误差进行补偿,补偿的结果中含有残余的距离单元徙动,这会损失图像的精度。本文首先分析了残余的距离单元徙动对快速分解后向投影成像算法和相位梯度自聚焦算法的影响,再将用于聚束SAR相位误差补偿的相位梯度自聚焦算法进行优化,提出了基于子孔径相位误差拼接的相位梯度自聚焦算法,使其可以对残余的距离单元徙动进行补偿,并可以将其应用到条带SAR的运动补偿中,最后利用Ku波段雷达的实测数据验证算法的有效性。     

基于ECS＋PGA的机载SAR运动补偿算法

提出了一种基于ECS PGA的高精度机载SAR运动补偿算法。该算法利用ECS算法来实现成像处理,利用PGA算法实现相位误差估计与补偿。由于ECS算法利用部分孔径数据进行成像,不仅能够减小运动误差的影响,并且可以有效地减小数据处理的运算量。而PGA处理则进一步补偿了剩余的相位误差,实现精确聚焦。通过对真实的机载SAR数据的处理结果验证了文中提出的运动补偿算法的有效性。     

一种用于条带式RD算法的组合实时PGA方法

随着合成孔径雷达(SAR)分辨率的提高,方位向相位误差的影响逐渐增大,传统的相位梯度自聚焦(PGA)方法虽然可以估计出高次误差,但是通常都需要迭代,给实时成像造成了很大困难。该文结合条带式RD算法和PGA自聚焦算法的特点,提出了一种组合的实时PGA方法。这种方法将频移相关距离门算法(SACGS)算法与PGA算法结合,不仅大大降低了计算量,可以不用迭代而达到良好的效果,而且降低了对运动初始参数的精度要求。仿真和实际数据均验证了这种方法的有效性。     

基于子带信号处理的太赫兹SAR运动误差补偿方法

太赫兹合成孔径雷达（terahertz synthetic aperture radar,THz-SAR）波长短,可以工作在灰尘、雾霾等复杂战场环境。由于工作波长短,平台微小振动误差会使图像散焦严重。受高频振动误差的影响,目标除了自身响应外,沿方位向还会出现成对回波,给传统相位梯度自聚焦（phase gradient autofocus,PGA）算法强点提取和加窗操作增加了难度,影响运动误差提取精度。为了提高PGA算法精度,提出一种基于子带分解共轭消除相位误差的THz-SAR运动补偿方法,利用该概念可以重建出等效频率更低的SAR图像。由于相同运动误差对等效低频SAR图像影响大大降低,孤立强散射体散焦减弱,有利于强点提取和加窗。利用该图像结合PGA算法可实现运动误差信息的有效提取,并最终用于对原始THz-SAR图像的运动误差补偿。利用仿真数据和0.3 THz雷达实测数据进行了原理验证实验,结果验证了所提算法的有效性。     

基于恒加速度模型的斜视SAR成像CA-ECS算法

针对空载SAR俯冲模式下的高精度运动补偿方法进行研究,推导了恒加速度运动条件下的等效斜视距离模型,基于该模型推导出Extend Chirp Scaling相位补偿因子的数学表达式,提出了一种CA-ECS(Constant Acceleration ECS)算法.该算法的相位补偿因子包含多个方向速度和加速度参数,能够实现恒加速度条件下的运动补偿,是一种通用性强、适用面广的子孔径成像算法.计算机仿真结果表明本文使用的等效斜视距离模型的误差较小,CA-ECS算法能有效地完成加速度运动补偿.     

基于投影近似子空间跟踪技术的自聚焦算法

基于特征向量法的自聚焦算法具有比相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,简称PGA)算法更好的算法性能,但该算法必须对协方差矩阵进行特征分解,所以运算量大.利用投影近似子空间跟踪(Projection Approxima-tion Subspace Tracking,简称PAST)技术的自聚焦算法可以解决上述问题.通过实际数据处理结果对比,证明基于PAST技术的自聚焦算法是一种可满足实时处理要求的有效自聚焦方法.     

秩-相位误差估计自聚焦方法的改进

本文提出了改进的秩-相位误差(IROPE)估计自聚焦算法。与ROPE算法相比,IROPE有两个优点:(1)它基于的模型更符合实际,所以具有更好的鲁棒性。(2)它对迭代过程初值的设定是近似准确的。本文通过近似分析证明,IROPE对相位误差差分的估计是最大似然(ML)估计,而相位梯度自聚焦(PGA)算法是IROPE的一个子集,即在满足一定条件时,IROPE和PGA对相位误差的估计都是线性无偏最小方差估计(LUMV)。