一种基于图像后处理的极坐标格式算法波前弯曲补偿方法

 极坐标格式算法（PFA）波前弯曲误差分析是对波前弯曲进行有效补偿的基础,以往波前弯曲误差推导过程中都对差分距离采用了二阶近似,在对大场景范围进行近场、高分辨率成像时已不能满足要求.本文采用新的方法对波前弯曲误差进行了精确的推导,得到了波前弯曲误差在空间频域的二阶泰勒展开表达式.利用推导的波前弯曲误差公式,在PFA图像域通过空变滤波和几何失真校正分别对二次和一次相位误差进行补偿,极大地改善了波前弯曲对PFA成像场景大小的限制.最后通过仿真数据处理验证了分析结果.     

复杂航迹和起伏地形条件下SAR极坐标格式算法波前弯曲误差补偿

极坐标格式算法(PFA)受波前弯曲误差影响,其有效成像场景范围受到一定限制.采用图像域的空变后滤波处理可以有效补偿波前弯曲误差,但该方法基于雷达平台线性运动假设,无法满足大机动条件下的波前弯曲误差补偿要求.本文提出了一种改进的空变后处理方法,该方法通过对相位历史域的波前弯曲误差函数做与PFA成像相同的极坐标格式转换处理,得到波前弯曲误差在两维空间频域的精确表示,因此再通过分块后滤波处理能够精确补偿雷达任意航迹和地形起伏条件下PFA波前弯曲误差,显著提高PFA有效成像场景范围.最后通过仿真数据处理验证了该算法的有效性.     

一种基于脉冲压缩的机载条带SAR重叠子孔径实时成像算法

该文提出了一种基于距离向脉冲压缩体制的机载条带SAR重叠子孔径(OSA)实时成像算法,可直接应用于未采用去斜接收技术的条带机载SAR实时成像处理系统。该算法在距离向采用脉冲压缩技术、方位向采用OSA信号处理方法,能够在成像过程中完成距离徙动校正并消除空变相位误差,得到条带模式下的高分辨率图像。首先分析了条带模式SAR几何关系,然后在脉冲压缩体制下建立了回波模型并对成像流程进行了详细的数学推导,最后对运算量、存储量与成像范围进行了计算分析,对点目标数据进行了仿真,利用实时处理平台对原始数据进行了成像,验证了算法的高时效性。      

大斜视角SAR的方位多级重叠子孔径算法

方位重叠子孔径算法(AOSA算法)能够补偿SAR“斜视最小化”带来的空变相位误差.基于AOSA算法,提出了一种方位多级重叠子孔径算法(AMTSA算法),通过将方位数据分为多级重叠子孔径从而补偿这些相位误差.分析了该算法的基本原理、应用范围和有效性约束条件.分析结果表明,AMTSA算法在一级子孔径的情况下,将蜕变成AOSA算法,最后仿真结果验证了AMTSA算法对高分辨率、大斜视角SAR成像的有效性.     

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。     

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。     

一种高分辨率聚束SAR运动补偿算法研究

聚束SAR模式是获得高分辨率雷达图像的一种有效的方法。由于合成孔径时间较长,载机在合成孔径时间内飞行的非平稳性造成图像严重散焦,并且高分辨率SAR的距离向信号也存在相位误差。该文提出一种新的基于回波数据的运动补偿方法对载机的位置误差、距离向相位误差以及残余包络误差进行有效的估计,得到高分辨率的聚束SAR图像,并通过实测数据验证了该文方法的有效性。     

一种新的基于极坐标格式的快速后向投影算法

快速分级后向投影算法(Fast Factorized Back-Projection Algorithm, FFBPA)研究了BPA中的冗余计算,通过子孔径划分,在极坐标系下将信号逐级相干积累成像,该方法避免了BPA中每个图像点的重复性全孔径搜索过程,大幅减少了计算量。然而多级插值操作加剧了误差积累,减少分级次数又影响算法效率。为解决这一矛盾,该文结合极坐标格式算法(PFA)提出了一种新的多级迭代快速BP成像算法,并将算法拓展应用到曲线轨道,多模式SAR中。分析表明,该文方法与FFBPA相比更高效。最后通过该文算法与FFBPA的星载0.1 m超高分辨率聚束SAR成像进行仿真实验对比,验证了该方法的优越性。     

基于子孔径波前振幅调制的斜率和曲率信号提取算法

斜率和曲率混合型波前传感技术将子孔径内波前的一阶和二阶导数信息全部利用起来,能够实现高阶像差的精密测量,是区域型波前传感技术的一个重要发展方向。在利用子孔径波前振幅调制的斜率和曲率混合型波前传感器的基础上,提出了一种基于质心探测的斜率和曲率信号提取算法,实现各个子孔径内待测波前斜率、拉普拉斯曲率以及扭转曲率的直接测量。仿真结果表明,在理想条件下,单一子孔径内斜率和曲率信号的检测精度均在0.02（=632.8 nm）以内;噪声水平小于10%时,斜率和曲率信号的检测精度均在0.08以内。该算法具有较高的检测精度及良好的抗噪性。     

部分子孔径缺光对夏克-哈特曼波前传感器波前复原的影响

对比研究缺光子孔径斜率置零复原法和缺光子孔径去除复原法的波前复原误差。首先研究了单子孔径缺光的情况,分析表明:缺光子孔径斜率置零法的波前复原误差呈现随子孔径中心相对全口径中心的半径的增大而增大的规律,即孔径中心部分的缺光子孔径的复原误差小,孔径边沿缺光子孔径的复原误差大;而缺光子孔径去除法的波前复原误差在孔径上分布比较均匀并且较小。缺光的子孔径数目增加后,波前复原误差也随之增加。对比研究了多子孔径缺光的情况,结果表明缺光子孔径去除复原法虽然计算量大,但波前复原误差要小得多。     

PFA算法与RMA算法成像机理的比较

在ＳＰＯＴＬＩＧＨＴＳＡＲ的各种成像算法中,聚焦的准确性是影响ＳＡＲ成像质量的关键所在。在建立ＳＰＯＴＬＩＧＨＴＳＡＲ数据搜集及成像处理的数学模型基础上,比较了两种ＳＰＯＴＬＩＧＨＴＳＡＲ成像算法ＰＦＡ和ＲＭＡ的性能,并通过计算机仿真进行了分析和比较。     

极坐标格式算法及其在条带SAR成像中的应用

极坐标格式算法(PFA)是一种典型的聚束SAR成像算法。本文从信号相位历程的角度阐述了PFA成像的基本原理，并基于对条带SAR和聚束SAR两种模式的比较，利用二者之间的内在联系，将条带SAR的原始数据进行分块处理并将分块数据等效成为聚束模式数据，然后用PFA对等效数据进行聚束成像。对外场数据的处理证实了理论分析的正确性和本文所提出方法的可行性。     

基于CZT的双基地SAR极坐标格式成像算法

与其它聚束式成像算法相比,极坐标格式算法(PFA)具有距离向数据率更低、与自聚焦兼容等优势,但同时也存在着由二维波数域插值而带来的插值误差和计算负担大等不足.本文利用Chirp-Z变换(CZT)的特性,提出了一种基于CZT的双基地极坐标格式成像算法(CZT-PFA),采用CZT来代替原来的插值处理,不仅有效的降低了算法计算量,而且避免了插值误差对成像结果的影响,提高了PFA的性能和实用性.     

结合Chirp Z变换的聚束SAR极坐标格式成像算法

提出了一种新颖的基于Chirp Z变换（CZT）的极坐标格式成像算法。首先分析了极坐标格式下聚束SAR的回波信号模型,阐述了CZT的基本原理,然后详细推导了利用CZT实现极坐标格式成像的理论依据,给出了成像算法流程及各步骤的具体参数取值,在成像处理中完全避免了插值运算,减少了极坐标格式成像算法的复杂度,最后通过点目标仿真给出了成像结果,验证了算法的可行性和有效性。     

圆迹SAR极坐标格式算法研究

 该文提出一种新的用于圆迹合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar, CSAR)成像的极坐标格式算法。在CSAR模式下,点目标的波数域3维频谱为3维曲面。根据这一特点,算法采用逐高度平面成像的方法最终获得3维图像,即通过参考函数相乘,将频谱投影到2维平面,既避免了高度向的插值,又保证了算法的精确性。并且该算法通过两步相位补偿操作校正了越距离单元徙动的高次项,扩大了有效成像范围,避免了场景边缘目标的散焦。最后,点目标仿真验证了该算法的有效性。     

基于距离向Scaling原理的聚束SAR极坐标格式成像算法

极坐标格式成像算法(PFA)的实现存在两个问题：去调频后存在残余视频相位(RVP);极坐标格式转化成直角坐标格式的插值处理运算量大,且插值精度会影响聚焦效果。针对这两个问题,该文提出了一种基于Scaling原理的距离向重采样方法,而方位向则采用Chirp-Z变换,在完成去RVP的同时完全避免了插值。该算法与传统PFA相比,仅仅使用FFT及信号复乘,更利于在硬件上实现,极大节省了计算成本,而且所得图像质量也有一定提高。另外与已存在的距离向CZT方法相比该文流程更为简单,包含更少的FFT及信号复乘。仿真实验验证了该文算法的有效性。