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。     

星载聚束式SAR子孔径成像处理方法

该文分析了星载聚束式SAR的信号特性。在分析比较几种常见聚束式SAR成像算法的基础上,引入适用于星载聚束式SAR成像的改进chirp scaling算法。为解决高分辨率星载聚束式SAR具有的脉冲重复频率(PRF)过高,多普勒带宽中心频率时变性等问题,深入分析了采用子孔径方法的必要性及其实现方法,并将子孔径方法结合到chirp scaling算法中。最后,通过计算机仿真,验证了该算法适用于高分辨率星载聚束式SAR成像处理。     

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

该文主要讨论了弹载侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正及其误差分析问题。由于要求成像的过程中,弹体的高度在不断减小,SAR图像存在严重的几何失真,该文根据成像过程中的几何关系,说明了采用子孔径RD算法获得的SAR图像几何失真的校正方法,着重对校正后图像的几何失真误差进行了分析,通过成像处理仿真试验验证了几何校正方法以及误差分析的正确性。     

基于距离-多普勒算法的俯冲弹道条件下弹载SAR成像

该文首先建立了通用的曲线弹道合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)回波信号模型,分析了加速度引入的相位误差,推导了是否进行曲线弹道补偿的定量条件,然后针对俯冲弹道情况,分析了弹载SAR回波信号的特点,并根据弹载SAR特点进行了合理近似,设计了基于距离-多普勒算法的成像方法,与直线孔径下的距离-多普勒算法相比,仅仅是修改了部分相位因子,没有因为孔径的非直线增加成像算法的复杂性。     

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。     

弹载斜视SAR成像的改进波数域算法

导弹非匀速直线运动且速度快的特点,使得弹载SAR回波信号的多普勒参数随斜距的变化较大,因此在波数域进行相位补偿的波数域算法很难实现弹载SAR测绘带内的高精度成像处理。该文在经典波数域算法及相关文献的基础上对波数域成像算法进行改进,将2维波数域中的方位压缩处理变换至时域或空域进行,从而可完成成像过程中多普勒参数适应距离的变化,降低原有算法使用同一参数带来的相位误差,因此改进算法能适用于宽测绘带的弹载SAR精确成像。仿真实验验证了改进算法的有效性。     

改进的机载斜视SAR方位大孔径方法

由于机载SAR平台受气流颠簸的影响严重,处理机载SAR实测数据时需要采用方位大孔径方法来减小运动参数的变化。然而,当使用传统方位大孔径方法处理斜视SAR实测数据时会引起方位时域混叠现象,并最终影响成像质量。为了解决这个问题,本文首先建立了机载斜视SAR瞬时多普勒模型;在此基础上研究了子孔径方位频谱拓展及方位时域混叠现象,推导出子孔径单边拓展点数的计算公式;然后提出了改进的机载斜视SAR方位大孔径方法,避免了方位时域混叠现象的发生;最后,通过仿真和实测数据实验验证了所提算法的正确性。      

基于SPECAN技术的子孔径RD成像算法

由于弹载SAR平台运行速度快、机动性大、运动和姿态存在随机偏差、时实性成像要求高等特点,提出了基于SPECAN技术的子孔径RD成像算法。在距离向,采用匹配滤波技术实现距离向高分辨。在方位向,采用子孔径处理的SPECAN算法。通过仿真结果可以验证,基于SPECAN技术的子孔径RD成像算法有效的减少了数据处理量,降低对弹体存储空间的要求,很好地满足了实时成像要求,提高了导弹的打击精度     

基于方位谱分析的斜视TOPS SAR子孔径成像方法

斜视TOPS SAR成像处理需要解决3大问题:方位频谱混叠,距离和方位耦合严重,方位输出时域混叠。针对上述问题,该文提出一种基于谱分析的子孔径成像处理方法。首先对子孔径数据在时域适当进行扩展并获取无模糊的2维频谱,然后采用修正的距离徙动算法进行距离徙动校正和距离脉冲压缩,最后在方位频域对子孔径信号进行拼接处理,获得全孔径信号无模糊的方位频谱并结合谱分析技术将信号聚焦在方位频域。仿真结果验证了该算法的有效性。     

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。     

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。     

星载斜视滑动聚束SAR子孔径成像处理算法研究

斜视滑动聚束大幅提升了星载SAR单航过多角度观测能力和观测灵活性,但随着斜视角和扫描角度增加,斜视附加带宽和非线性变化的瞬时多普勒中心给多普勒解混叠带来困难。针对上述问题,本文提出了一种基于子孔径处理的星载斜视滑动聚束成像算法。该算法首先改进了传统子孔径划分方法,通过两维频谱拼接和多普勒滤波,解决了子孔径数据仍存在的多普勒混叠,然后利用基于四阶斜距模型的CS算法完成聚焦成像。最后,通过计算机仿真验证了方法的有效性。      

实测数据的机载斜视SAR成像算法

距离-多普勒(R-D)算法是SAR成像中较为普遍的一种成像方法,被广泛应用在各个方面的SAR成像工作中。由于成像处理中常采用分段处理、分段校正的方法,雷达斜视时会在距离徙动的校正中造成各段交界处的跳跃现象,对成像带来不便。文中结合机载SAR斜视的实测数据,讨论了在原有的R-D算法基础上的一种改进方案,即在时域校正线性距离走动并频域校正距离弯曲,有效地避免了这种跳跃现象,使成像效果得到明显改善。     

一种子孔径ωK聚束SAR成像算法的GPU实现

合成孔径雷达(SAR)的数据运算量不断增加,图形处理器(GPU)为其处理提供了新的运算平台。但是GPU显存小,不足以容纳大场景SAR数据。通过研究聚束SAR成像模式特点,提出了一种适合GPU加速的子孔径成像方案,降低了该算法对GPU显存的要求。在Tesla C2075上的实验结果表明,该方案能够取得良好的成像效果,与CPU上的处理效率相比,有数10倍的速度提升。     

基于超大幅宽的高轨SAR加速BP成像方法

在高轨(GEO)合成孔径雷达(SAR)成像中,超大的成像幅宽导致成像区域不满足平面近似,使得基于平面网格的快速BP算法失效。该文提出一种基于地表网格的快速BP算法来精确高效地处理高轨SAR信号。首先针对轨道弯曲和地表弯曲所带来的信号复杂空变问题,采用一种基于实际地表的曲面网格布置方法。针对子孔径BP图像的频谱混叠问题,提出基于曲面网格的两步频谱压缩函数,将子孔径图像在合成之前实现频谱解混叠。同时采用多级子孔径图像合成的方法提高成像效率。最后,通过对比仿真,证明了该文所提算法的精确性以及高效性。     

结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理

低频机载UWB SAR实现高分辨成像需要大积累角和长孔径,实时成像面临大数据量和大运算量的挑战;此外,较长的孔径时间内载机运动比较复杂,增加了实时运动补偿的难度。本文讨论了机载UWB SAR实时成像的子孔径NCS算法,分析了其降低数据量和提高成像精度的改进措施;然后讨论了基于运动测量数据的实时运动补偿方案,利用实时PRI调整补偿前向运动误差,并在实时成像流程中嵌入视线运动误差补偿环节。在上述分析的基础上,提出了结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理流程。最后,给出了实际飞行实验中机载UWB SAR的实时处理结果,证明本文所提流程可以满足机载UWB SAR处理实时性以及处理精度的要求。      

基于回波数据的高分辨力机载SAR运动补偿

该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。     

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。