基于最小熵星载合成孔径雷达电离层效应校正

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,并基于相位屏方法进行了仿真研究.结果表明,随着电离层闪烁强度的增强,方位向分辨率逐渐降低,当处于强闪烁条件下时,方位向分辨率严重降低,甚至无法成像.利用最小熵方法对加入电离层闪烁效应误差的一副相控阵L波段合成孔径雷达(Phased Array L-Band Synthetic Aperture Radar,PALSAR)图像进行了校正,仿真试验结果表明,最小熵方法可有效校正电离层闪烁效应造成的方位向分辨率恶化的影响,校正后图像方位向分辨率得到了很好的恢复,接近原始无误差图像方位向分辨率,图像质量明显提高.     

一种用于宽带机载SAR的空变相位误差补偿算法

该文提出了一种用于机载合成孔径雷达(SAR)的方位向空变相位误差补偿算法。传统的机载SAR运动补偿技术只补偿方位向相位误差的空不变分量,而常常忽略空变分量。对于高分辨率宽带SAR,传统的运动补偿算法由于没有补偿空变相位误差,不能满足分辨率要求。该文提出的子孔径算法通过在距离-多普勒域将SAR数据分为若干子孔径,每个子孔径数据进行单独的相位误差补偿,从而实现了空变相位误差的补偿。在传统的运动补偿处理中嵌入该算法可以大大提高SAR图像方位向分辨率。     

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.     

UWB SAR图像的非均匀分段PGA算法

在超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)成像过程中,由于载机偏航所导致的相位误差具有严重的距离向空变性,因此需要沿距离向分段应用相位梯度自聚焦(PGA)算法以改善PGA算法的聚焦性能.本文分析了载机空间偏航位置与相位误差空变特性之间的关系,提出了图像非均匀分段PGA(NUSPGA)算法,并从理论上对算法进行了推导.文中还提出了参考点对齐法以校正分段聚焦后子图像间的平移失真问题.最后由实测数据验证了本文所提算法的有效性.     

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.     

聚束模式SAR连续缺失数据的高分辨成像方法

目前基于缺失数据的幅度相位估计算法(GAPES)的SAR成像算法都没有考虑距离徙动和相位误差问题而导致图像质量下降。该文提出一种基于GAPES的聚束模式SAR方位向连续缺失数据的高分辨成像方法。在处理过程中,通过对连续缺失数据2维插值实现距离徙动校正,然后利用稀疏数据投影近似子空间跟踪算法实现相位误差补偿,保证了图像的分辨率。仿真和实测数据的处理结果证明了该方法的有效性。     

俯冲段大斜视SAR子孔径成像二维空变校正方法

俯冲合成孔径雷达(SAR)常采用大斜视子孔径成像来满足平台机动性和处理实时性;而大斜视模式下距离方位的严重耦合、斜视角沿距离向的空变及3维速度和加速度的存在会导致距离包络和方位相位的2维空变,严重影响成像质量。针对这些问题,该文提出一种新的两级频域滤波算法,在预处理后,首先引入第1级频域滤波因子以校正距离包络沿方位位置的空变以实现距离徙动统一校正,然后采用第2级频域滤波校正方位多普勒参数的空变实现方位相位统一聚焦。仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于三维等距球体解析模型的俯冲段大斜视SAR成像算法

当合成孔径雷达(SAR)工作在俯冲段大斜视模式时,面临着斜视角沿距离向空变、距离-方位耦合严重以及3维速度与加速度带来扰动等问题,导致回波存在着严重的距离徙动(RCM)和多普勒相位的2维空变.针对这些问题,该文构建了一种用于精确描述俯冲段大斜视SAR回波距离-方位空变特性的3维等距球体解析模型.基于该模型,提出一种去除方位空变残余高阶RCM的校正方法,并重新推导了去除多普勒相位方位空变的频域拓展非线性变标(FENLCS)方法,结合子孔径处理方式解决了SAR工作在俯冲段大斜视模式下所面临问题.理论分析和仿真结果证明,该文构建的模型对于回波的距离-方位空变特性有着更精确的描述,且所提算法具有更好的成像效果.     

机载合成孔径雷达大斜视高分辨率重叠子孔径成像算法研究

该文提出了一种结合图像二维几何失真校正和空变相位误差补偿的大斜视、高分辨率机载合成孔径雷达重叠子孔径成像处理方法。其运动补偿过程不需要实时调整雷达参数,易于工程实现。整个成像处理过程融合了基于频谱分析的分步变换技术,以线性距离多普勒算法生成子孔径图像为前提,根据转台成像的基本原理,通过固定参考系下地理坐标的变换和定位,实现了不同子孔径图像之间散射点的距离和多普勒对准,并有效地补偿了空变剩余相位误差。点目标仿真和实测数据成像结果证明了该处理方法的有效性。     

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。      

一种超宽带10 GHz微波光子雷达包络与相位联合运动误差估计方法

由于运动误差严重的2维空变性,对于10 GHz超宽带微波光子SAR,传统的直接从相位进行运动误差估计的方法估计精度不高。因此,该文提出一种包络与相位联合的超高分辨运动误差估计方法,能够在没有惯导信息时实现运动误差的精确估计。该方法首先在距离徙动矫正(RCMC)之前,通过对包络对齐算法(RAA)提取的包络信息采用最小二乘算法(LSA)与梯度下降算法(GDA)获得近似的3维运动误差。接着,对粗补偿与RCMC之后的数据,先消除方位相位空变,然后采用两维空变的相位误差估计方法获得剩余运动误差的精确估计。仿真和车载微波光子雷达实测数据验证了该方法的有效性。     

基于子孔径包络误差校正的SAR高精度运动补偿方法

目前,SAR正在向体积小、重量轻、功耗低的方向发展,由于受气流的影响,微小型SAR平台极易偏离理想航迹,大幅运动误差造成SAR图像质量严重下降,因此在微小型SAR成像处理过程中对运动误差的精确补偿十分重要。运动误差会造成包络误差和相位误差,传统运动补偿算法往往忽略包络误差的空变性,但是当运动误差幅度过大时空变的包络误差会对成像质量造成严重影响。该文提出与频分子孔径运动补偿算法相结合的包络误差校正方法,该方法消除了空变包络误差的影响,从而改善了成像质量。仿真和实测数据处理结果验证了该算法的有效性。      

基于分数阶傅里叶变换的运动舰船聚焦算法

为解决合成孔径雷达(SAR)图像中运动舰船目标产生的散焦现象,结合对比度最大算法和分数阶傅里叶变换(FRFT)算法,提出了一种改进的对比度分数阶傅里叶变换(CFRFT)自聚焦算法.该算法利用分数阶傅里叶变换对已成像SAR图像进行时频域分析,根据旋转角分别利用参数模型和非参数模型对二阶相位误差和高阶相位误差进行补偿,和传统的相位梯度(PGA)法相比,图像分辨率和旁瓣比提升显著,可以更有效地补偿SAR中舰船运动产生的相位误差.对不同舰船和尾迹SAR图像实验表明,算法对二阶以上的相位误差具有较好的补偿效果,误差估计准确性高,适用范围广,解决了SAR运动舰船的散焦问题,提高了海洋舰船监测的准确性.     

弹载曲线轨迹双基SAR反向滤波PFA成像与图像畸变校正算法

在弹载曲线轨迹双基SAR成像中,三轴速度与加速度降低了传统的双基等效斜距模型精度,也使得基于匀速直线平飞轨迹模型的极坐标格式算法(PFA)不再适用。受双平台加速度引入的空变运动误差影响,传统的分子块补偿方法会造成图像子块间地物景象不连续问题,影响后续的图像匹配应用。针对这些问题,该文提出一种新的双基SAR成像算法——反向滤波PFA算法(BFPFA),该算法是基于改进的通用化双基等效斜距模型(IGBERM),利用PFA插值将频谱投影到地距平面,通过构建空变相位误差与图像畸变联合补偿滤波器,并采用反向映射插值,实现在斜地转换过程中对运动误差、波前弯曲与图像畸变进行局部联合补偿,获得的无畸变双基SAR地距图更有利于后续的图像匹配应用。最后,仿真实验验证了所提算法的有效性。     

超高分辨率机载聚束SAR空变运动误差校正

该文分析了机载聚束式合成孔径雷达(SAR)运动误差的空变性,推导了空变的运动误差与聚束扫描角度、照射区域大小及天线下视角等参数之间的定量关系,针对超高分辨率机载聚束SAR成像运动误差空变效应明显的问题,提出一种基于chirp扰动的距离重采样新方法,并结合图像方位分块处理技术构建了比较完善的运动补偿方案,以弥补传统运动补偿方法在超高分辨率机载SAR成像中的不足。最后,用仿真实验验证了方案的有效性。     

与图像对比度准则相结合的PGA自聚焦算法

根据图像对比度准则对标准的PGA算法。作了改进，分析和实测数据试验表明：改进后的PGA算法在计算量得以下降的同时，仍保持了PGA算法对高分辨率合成孔径雷达图像中未知相位误差的补偿能力，并且对场景的适用性优于标准PGA算法。     

二维stolt插值解耦合的GEO SAR成像算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)二维频谱形式复杂、二维空变性处理困难等问题,考虑成像参数随距离和方位的空变性,给出了一种利用二维stolt插值解耦合的GEO SAR成像算法,该算法不需要求解GEO SAR复杂的二维频谱,在距离频域和方位时域利用空变斜距的二阶近似模型和二维stolt插值变换校正了距离和方位的耦合;同时,针对二维插值计算量大和复杂度高的问题,采用非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)替代了传统的插值和快速逆傅里叶变换(IFFT)运算。理论分析和仿真结果表明该算法能够补偿回波的二维空变特性,实现GEO SAR聚焦成像,且各成像指标接近理论值。      

发展中的三维成像合成孔径雷达

第１ 节简述了二维ＳＡＲ的方位和距离高分辨率的方法。第２ 节论述了用干涉仪法获得成像单元的相位差以及三维成像的基础干涉条纹图。由相位差值和其他可测知值推导出目标高度。机载ＳＡＲ通常采用双天线,因此它一次飞行即能三维成像,称为单航过法。星载ＳＡＲ采用双天线很困难,已进行过的三维成像均为单天线双航过法。第３ 节讨论了测高误差。第４ 节指出了测高中遮挡和重叠的影响。第５ 节论述了如何选择参数仪相位值不模糊以及差相位值模糊怎样解开相位重叠。第６ 节说明了机载干涉仪ＳＡＲ理论上虽能得到很好的测高精度,但气流使机身产生俯仰、横滚和偏转,因此必须设法解决气流影响问题。第７节讨论了差分干涉仪有可能对地震和火山喷发等重大灾害作出事前预报。第８节简述了发展趋势。第９ 节指出了三维成像的机理同样可在声纳上应用。     

电离层电波传播相位污染校正

电离层电波传播相位污染使天波超视距雷达（OTHR）接收的回波信号谱扩展。采用合成孔径雷达（SAR）成像中的相位梯度算法（PGA）来校正相位污染，PGA算法要求所处理的各个分辨单元（这里包括方位和距离单元）具有相同的相位误差，但当对于电离怪空间变化剧烈，或OTHR距离和方位分辨率比较粗时，相邻单元的相位污染不完全相同，这里PGA方法不适用。针对这种情况，考虑相位变化不可能非常剧烈。可用低次多项式表示时，采用最小熵搜索方法，分别校正各单元的电离层相位污染。最后采用我国录取的OTHR实测数据验证，表明这两方法的校正效果良好。