弹载合成孔径雷达技术研究综述

弹载SAR是SAR和精确制导研究的交叉领域,SAR导引头已成为当前导引头研制中的一个热点.首先讨论了弹载SAR技术主要的四个应用方向:修正惯导误差、打击时敏目标、攻击点选择和毁伤评估,分别介绍了其工作原理,然后通过分析弹载SAR的特点讨论了弹载SAR技术应用中有待于解决的问题,对国外弹载SAR相关系统的研制和国内外相关技术的研究进行了较为全面的综述,最后介绍了由于SAR技术的引入而可能诞生的新体制导引头.     

基于Vega的SAR成像仿真系统设计

利用软件平台VC＋＋、Muhigen Creator和Vega设计机载合成孔径雷达（SAR）成像仿真系统，分析了影响机载SAR成像质量的各种参数，论述了利用Vega的雷达仿真模块——Radar Works开发机载SAR成像仿真软件的流程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明，该系统能较好地模拟各种参数下机载SAR的成像效果，对机载SAR成像系统性能评估有一定的辅助作用。     

弹载合成孔径雷达动态海面成像模拟研究

海面成像模拟是对海作战导弹弹载合成孔径雷达(SAR)成像制导全过程动态仿真的重要组成部分,对于系统的性能分析和优化设计具有重要意义。研究了弹载情况下SAR对海成像模拟问题,提出了基于三维海面波动模型及弹载SAR工作过程的成像模拟方案。出于逼真性及运算速度的考虑,仿真时动态海面选用基于海浪谱的双尺度模型,海面散射模型选用双尺度散射模型。结合一组典型弹载SAR系统参数,分别在正侧视和斜视模式下对三种典型海况的动态海面进行了成像模拟,并利用实际海面SAR图像的统计特性验证了模拟结果的有效性。     

弹载合成孔径雷达成像处理及定位误差分析

论文基于弹载合成孔径雷达（SAR）空间几何关系，描述了雷达信号数学模型；给出了弹载SAR成像方法；详细分析了弹载SAR水平初始方位角，载体速度的测量误差对于成像定位的影响；推导了各种误差影响成像结果的数学表达式；给出了非直线运动大下冲角情况下，误差分析的计算机仿真和在匹配制导中的实验结果。     

弹载俯冲大前斜SAR成像几何校正参数误差影响分析

弹载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像需依托弹道参数完成斜距图像向地距图像的几何校正,在俯冲大前斜SAR成像模式下的几何校正性能对弹道参数的精度非常敏感。针对弹载俯冲大前斜视SAR成像模式下成像斜距图为距离多普勒类型图像的几何校正算法,从理论上分析了多维弹道参数误差带来的几何校正畸变量,通过仿真验证了算法及畸变量分析的有效性。该研究对雷达导引头的系统设计、目标识别技术需求等提供了理论依据,具有重要的工程应用价值。     

海岛环境SAR图像仿真

弹载SAR岛屿海岸线景象匹配成功概率与实时图中海岸线形状密切相关,海岛环境下海浪和地形起伏等因素对海岸线在SAR图像中的特征具有不可忽略的影响,造成海岸线的模糊和变形。首先分析了海岛环境弹载SAR图像的特点,然后基于海浪频谱和方向谱相关经验公式,利用线性叠加方法给出了详细的海浪仿真的实现过程;建立了海岛高程起伏的二维指数函数模型;利用波数域方法给出了典型场景下的海岛SAR图像仿真结果,并在此基础上分析了海浪和山峰对弹载SAR图像海岸线检测的影响和基于SAR图像的海岸线检测方法局限性。研究结果表明基于SAR回波数据的海岸线检测方法是一种适于弹载SAR应用的有效方法。     

典型地面车辆目标SAR图像仿真与评估

典型地面车辆目标SAR图像仿真对SAR图像解译和目标识别具有重要意义。在光学区目标雷达散射截面仿真基础上,研究实现了典型地面车辆目标SAR图像仿真技术,给出了坦克目标的SAR图像仿真结果。在此基础上,进一步研究了SAR图像仿真性能评估技术,在目视定性评估的基础上,引入了两个面向SAR图像解译与目标识别的SAR图像仿真性能定量评估指标。最后,通过目标仿真SAR图像与MSTAR实测SAR图像的比对,对仿真性能进行了定性、定量的分析与评估,验证了方法的有效性。     

基于SAR图像的自动目标识别系统设计与实现

设计并实现了一套完整的、基于合成孔径雷达（SAR,synthetic aperture radar）图像的自动目标识别（ATR,automatictargetrecognition）系统。该系统包括降相干斑处理、恒虚警率（CFAR,con-stantfalsealarmrate）检测、强散点聚类与鉴别、感兴趣区域（ROI,rangeofinterest）分割和基于模板的最大相关匹配等五大部分。SAR图像匹配模板库来自于对典型目标的电磁仿真,待检测SAR图像来自某机载SAR系统对某地面区域的成像实验。测试表明所介绍的ATR系统在满足工程性能要求的意义上,实现了在典型的地貌环境下对典型军事目标的实时自动识别。     

弹载雷达成像技术发展现状与趋势

弹载合成孔径雷达(SAR)可对观测区域进行二维高分辨率成像,获得丰富的地貌特征以及目标的尺寸、形状特征,进而选择打击点并提高打击精度和效率。与传统的机载/星载SAR成像体制相比,弹载SAR由于其探测距离远、大机动曲线突防和多平台协同作战的特点,给雷达成像技术带来了新的挑战:导弹末制导阶段处于二维甚至三维加速的大斜视工作模式,飞行轨迹与传统的SAR成像模式不同,这会带来距离方位的严重耦合,成像质量退化严重;在攻击飞行段,导弹的天线波束直接指向目标区域,弹载SAR将工作在前视状态,传统的SAR成像技术难以获取目标二维高分辨图像。针对弹载SAR存在的这些问题,该文立足弹载SAR作战需求,从曲线轨大斜视成像、前视成像和协同成像方面介绍了弹载雷达成像的关键技术和发展现状,展望未来弹载雷达成像技术的发展趋势。      

对曲线运动轨迹弹载SAR的二维移频干扰研究

弹载SAR沿曲线轨迹飞行,成像算法与常规机载正侧视SAR不同。文中从脉冲压缩信号时延和频移强耦合特性入手,结合弹载SAR的前斜视RD成像算法,推导了弹载SAR的移频干扰输出形式。结果表明,方位维的位移量和移频量不成线性关系,但在较小的移频量范围内可近似认为成线性关系;方位移频和距离移频同时作用,可形成二维联合移频干扰,提高了干扰的灵活性,仿真验证了结论的正确性。     

弹载俯冲前斜SAR目标测角及精度分析

根据弹载俯冲合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像原理，提出了目标的SAR测角算法，并仿真分析了弹载SAR成像目标定位和测角误差。前斜角、高度误差和多普勒测量误差对测角影响很大，姿态角误差会影响最终的测角误差。SAR测角精度是影响导弹末制导的关键，需要对系统各项误差项进行约束控制。提出的SAR目标测角算法及测角精度仿真分析结果可为导引头系统设计提供参考。     

俯冲弹道前斜视SAR图像几何校正算法研究

弹载合成孔径雷达(SAR)的成像结果受飞行轨迹的影响,会出现严重的几何失真问题。文中首先根据导弹俯冲运动特点,使用高阶逼近模型建立了SAR的回波模型;然后分析俯冲弹道前斜视SAR的几何关系,利用矢量表达式建立了目标坐标与图像坐标的关系,提出了一种适用于俯冲弹道前斜视SAR图像的几何校正算法;最后通过仿真实验验证了该算法的有效性。     

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。     

一种弹载SAR相位域调制欺骗干扰方法

从相位域假目标调制的角度提出了一种针对弹载合成孔径雷达的欺骗干扰信号产生方法。首先,干扰机根据侦察系统提供的弹载合成孔径雷达平台参数,将假目标模板按散射单元划分距离向单元,计算距离向单元内各散射单元对应的多普勒频率、多普勒频率的和函数、相位及幅度信息;其次,对截获的弹载合成孔径雷达信号按距离单元进行相位延时调整、假目标相位调制;然后,利用假目标模板获取的多普勒信号幅度信息进行雷达散射截面重建;最后,对各距离单元干扰信号求和后转发。仿真结果表明:由该方法产生的干扰信号能够形成期望的假目标,是一种有效的干扰方法。     

前斜视SAR成像几何形变校正方法研究

针对弹载合成孔径雷达(SAR)成像存在运动参数抖动的问题,分析了不规则运动造成图像几何失真的机理,提出了一种基于多项式逼近的弹载SAR线性调频(LFM)信号前斜视成像几何形变校正方法。挂飞试验证明,该方法能从雷达回波数据中准确消除几何形变,提高成像质量。     

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。     

一种弹载侧视SAR大场景成像算法

导弹的俯冲加速运动所带来的较大距离徙动使得SAR成像难度较大。该文根据弹载SAR平台的运动特点,使用高阶逼近模型建立了SAR的回波信号模型。考虑到大场景下的距离空变问题,对目标斜距随时间的变化进行了详细的分析。结合级数反演法,得到了弹载SAR回波信号的2维频域的精确表达式。基于此式,提出了一种适用于弹载SAR俯冲加速运动下的大场景成像算法。理论分析和实验结果表明,该算法对较大场景取得了较好的成像效果,距离向和方位向分辨率都达到了理论分辨率。     

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。