基于浮空器照射源的双基弧形阵列SAR辅助降落模式成像算法

较之传统的单基线性阵列SAR,以浮空器为照射源平台的双基弧形阵列合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）是一种全新高效、高分辨率的雷达成像系统;该成像模式继承了弧形阵列天线和浮空器的优点,在直升机辅助降落、应急救灾等领域具有重要的应用前景。在该成像模式中,由于浮空器平台平向移动、直升机平台向下运动以及弧形阵列天线特殊的圆弧型构造的影响,目标的回波信号很难直接处理,给成像带来了困难。针对这些问题,根据浮空器照射源双基弧形阵列SAR模式的成像几何模型以及回波特征,本文提出了一种基于两步运动补偿和Keystone变换的方法。其中第一步利用Taylor级数展开对双平台复杂斜距方程进行近似处理,对该成像模式下的距离分辨率和方位分辨率进行了简单分析,第二步根据浮空器平向运动产生的斜距误差,构造相应的运动补偿因子对浮空器平移引起的距离徙动项进行相位补偿;第三步根据直升机平台向下运动产生的斜距误差,构造相应的补偿因子对直升机下降引起的距离徙动项进行补偿;之后为了校正距离向与方位向之间耦合,根据Keystone变换思想引入新的角度变量对方位角进行变换从而补偿掉距离频率及方...     

基于隐函数导数法的双基弧形阵列SAR二维频谱及成像算法

双基弧形阵列合成孔径雷达（Arc array Bistatic synthetic aperture radar,AA-BiSAR）是一种新型全方位观测阵列成像雷达系统,其成像范围大、数据收集速率快且不易被侦测。然而,在弧形阵列SAR模式中,双基弧形阵列SAR天线特殊的圆弧型结构,回波信号的二维频谱难以用传统的驻定相位原理进行解析。针对以上问题,本文引入隐函数的思想,将驻定相位点视为多普勒频率的一个隐函数,在对隐函数方程进行求导后运用代数运算求解出该驻相点,从而可以直接利用驻定相位原理来推导出双基弧形阵列SAR的二维频谱,并基于此频谱研究了一种适用于双基弧形阵列SAR的高分辨率成像处理方法,最后点目标的仿真结果验证了结论的正确性与该成像方法的有效性。      

机载双站SAR成像区分块分析

机载双站SAR的回波数据具有距离空变性或距离-方位二维空变性,需要对观测场景进行分块成像。本文从机载双站SAR斜距历程出发,借助于载机轨迹解耦合公式,推导了观测场景中任一点目标的距离走动和距离弯曲公式。根据距离徙动校正后的残余距离徙动与二阶相位误差,推导了机载双站SAR的成像区分块准则。基于该准则仿真得到了各种构型机载双站SAR的成像区分块结果,分析了双站结构参数与系统参数对成像区的影响,为双站SAR宽场景成像时成像区分块提供了理论指导。      

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。      

地球同步轨道SAR曲线轨迹模型下的改进CS成像算法

地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)轨道高度高,合成孔径时间长,直线轨迹模型不再适用,导致常规的基于直线轨迹模型的成像算法性能下降。该文根据GEO SAR平台的运动特性,使用高阶逼近建立了曲线轨迹模型下的斜距方程,并结合级数反演法,推导了GEO SAR回波信号2维频谱高阶近似表达式。然后在此基础上提出了一种适用于GEO SAR曲线轨迹模型的改进Chirp Scaling(CS)成像算法。仿真结果表明该算法的斜距方程精度较高,能够精确校正距离徙动,实现全孔径高分辨成像。     

四阶模型方位NCS高分辨SAR成像

针对长积累时间SAR回波耦合性强,聚焦困难的问题,从提高成像模型近似精度和距离徙动校正精度两方面开展了SAR成像研究,推导了一种考虑方位非线性调频变标(NCS)的四阶近似成像模型。首先,为了提高模型近似度,将斜距展开到四次项;然后,为了将距离向和方位向进行初步解耦,在时域进行走动补偿,但是带来了聚焦深度问题,高分辨成像时,这种现象更明显;为此,二维频域解耦后又在方位向采用二阶非线性变标方法解决这一问题。仿真结果表明,从主观分析和量化指标两方面来讲,该算法优于传统的高分辨斜视SAR成像算法。     

基于级数反演的双基前视高机动平台SAR成像算法

双基前视高机动平台合成孔径雷达BFHM-SAR是一种新型合成孔径雷达成像模式,可实现高机动平台末端俯冲阶段全程二维高分辨成像。由于BFHM-SAR中收发平台沿曲线轨迹运动且均具有较大的速度和加速度,导致双基距离历程中存在双根号下高阶项的问题。此外,该构型相较于单/双基直线轨迹SAR,存在更为严重的距离徙动问题。针对上述缺陷,文中首先在时域对距离走动量进行校正以减少二维耦合量,然后在斜距精确高阶近似的基础上结合级数反演思想推导出信号的二维频谱,在距离频域-方位多普勒域进行剩余的距离走动和距离弯曲的校正,最后完成二维脉冲压缩,在实现高分辨成像。文中对该构型下特殊的方位向聚焦深度的问题也进行了具体分析,仿真实验结果验证了成像算法的正确性和可行性。     

斜视SAR成像处理中多普勒频率的新应用

多普勒频率在斜视SAR成像处理中的新应用被发现.由于斜视SAR方位向采样不同、脉冲重复频率不同,而且不同的斜距目标具有不同的多普勒频率,该文从雷达信号的回波模型入手,详细分析了回波信号的瞬时方位频率和瞬时多普勒频率及距离Chirp斜率对方位频率的影响,说明在CS算法中,选择适当的多普勒频率才能进行正确的成像,点目标仿真结果表明,该方法是合理的,能有效的进行距离压缩和方位聚焦,改善成像质量.     

基于Chirp_z变换与方位变标地球同步轨道SAR成像算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)成像距离向处理复杂,方位向空变性强问题,该文提出一种基于Chirp_z变换与方位变标的成像算法。首先在回波模型中考虑停-走-停假设带来的相位误差,然后给出目标点的斜距表达式,并利用泰勒级数对斜距进行了高阶展开,通过级数反演法得到信号频谱表达式,利用高效的Chirp_z变换校正距离走动,简化距离向处理,利用改进的变标因子校正方位向信号一次,二次,三次展开项系数线性时变性,并在方位频域内补偿变标操作引入的相位误差。仿真结果表明该算法能够实现地球同步轨道SAR聚集成像。     

机载双基地SAR回波信号模型及其仿真

重点研究了平行飞行模式机载双基地SAR的几何模型和回波信号模型。推导了斜距历程,采用级数反演法,获得了高阶近似的回波信号二维频谱表达式,建立了回波信号模型。在上述理论研究基础上,采用二维频域快速傅氏变换法,产生仿真回波数据,获得了良好的成像结果,仿真结果验证了上述理论和仿真算法。     

基于运动补偿和正交解耦合的双基SAR成像算法

复杂的应用场景下,平台速度不能保持恒定。加速度的存在增加了双基合成孔径雷达距离和方位向的耦合,使成像处理更加困难。论文提出了一种二维频谱的正交解耦合方法,以解决加速度下的双基SAR成像问题。首先利用Chebyshev多项式将斜距展开成幂级数形式,然后利用驻留相位原理和级数反演法（Method of Series Reversion,MSR）得到回波信号的二维频谱。在此基础上,将二维频谱中的耦合相位进行Chebyshev正交分解,以解除距离和方位的耦合。最终通过相位补偿实现聚焦成像。实验结果表明,该方法能有效克服加速度的影响,并提高目标的成像质量。理论推导和仿真结果验证了算法的有效性和可行性。      

一般构型机载双站SAR回波信号特性分析

一般构型机载双站合成孔径雷达(SAR)的成像结构与系统参数使其回波信号具有新的特性,文中从残余距离徙动、多普勒参数、回波频谱三个方面对信号特性进行分析。研究结果表明,残余距离走动与残余距离弯曲具有方位向非对称性,宽场景成像中需按照残余距离徙动与二阶相位误差对观测场景进行成像区分块;多普勒质心具有二维扩散性,多普勒调频率与多普勒带宽具有二维扩展性;在距离频域-方位时域校正距离走动可削弱因双站斜视带来的回波信号距离-方位向二维强耦合,推导了距离走动校正后的回波频谱公式。仿真验证了一般构型机载双站SAR的信号特性与距离走动校正方法的有效性。     

基于Keystone变换和扰动重采样的机动平台大斜视SAR成像方法

加速度和下降速度的存在使机动平台大斜视SAR的成像参数存在明显的2维空变性,严重影响场景的聚焦深度。针对这个问题,该文提出了一种基于Keystone变换和扰动重采样的机动SAR成像方法。首先,通过距离走动校正和去加速处理实现距离方位解耦以及方位频谱去混叠,然后采用方位时域的Keystone变换校正空变的距离徙动;在方位压缩过程中,通过引入时域的高阶扰动因子去除多普勒参数的2阶及3阶方位空变性,然后通过方位频域的重采样处理去除多普勒参数的方位1阶空变性。所提方法能够有效校正距离徙动轨迹和方位聚焦参数的2维空变性,实现机动平台大斜SAR的大场景成像,仿真分析验证了所提方法的有效性。     

面向目标特性精细提取的SAR数据融合成像处理方法

针对当前高分辨率星载SAR数据处理忽略目标相关散射特性随方位角变化而导致目标轮廓细节难以精细提取的问题,该文提出了一种面向目标特性精细提取的融合成像处理方法。首先,分析高分辨率条件下影响目标特性提取和SAR图像质量的因素,如轨道非线性、停-走模型、大气延时、高阶残留相位误差等,并提出针对性的补偿方法。在此基础上,建立基于目标时空谱特性的回波数学信号模型,解析目标散射特性时-空-频的变化规律,提出针对高分辨率、超大方位观测角范围的融合成像处理策略和方法,在距离-多普勒域、图像域通过融合处理提升SAR图像的品质。最后,通过对典型军事目标的仿真和成像处理,验证所提方法的有效性。      

合成孔径雷达有源噪声干扰仿真及效果评估

合成孔径雷达（SAR）是一种高分辨率成像雷达。它通过发射线性调频（LFM）脉冲压缩信号实现距离上的高分辨率,利用脉冲之间的多普勒信息获得方位上的高分辨率。对合成孔径雷达进行有效的电子干扰已经成为干扰技术研究的一个重要领域。文中分析了SAR成像原理和特点,介绍了几种SAR有源噪声干扰的方法,并对分布式目标的干扰效果进行了计算机仿真。最后采用两种评估方法对仿真结果进行了评估和对比分析。文中的分析和评估对于SAR对抗的工程实现有一定的参考意义。     

INSTANTANEOUS DOPPLER FREQUENCY FOR SQUINT SAR IMAGING

Instantaneous Doppler frequency for squint SAR imaging has been found with Chirp Scaling Algorithm (CSA). Because the azimuth sample is not perpendicular to the range sample,the range signal must impact on the azimuth signal in the squint SAR data processing, and the different slant range targets have different Doppler frequencies. From the mathematical model of SAR echo signal, this paper carefully analyzes the instantaneous azimuth frequency, the instantaneous Doppler frequency component of the azimuth frequency and the impact of range chirp on azimuth frequency, which explains that Doppler frequency should be properly selected for correct SAR imaging in the squint SAR. The results of point target simulation experiments show that the way is reasonable for the squint SAR and can effectively complete range compression and azimuth focusing, and improve images‘ quality.     

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。     

机载SAR多模式统一化成像处理技术研究

合成孔径雷达(SAR)技术能够实现感兴趣区域(ROI)的多模式成像与超高分辨观测。然而,超高分辨成像因多脉冲长时间相干积累而面临方位频谱混叠问题,且对于斜视情况下的凝视和滑动聚束模式,传统频域成像算法难以实现统一化处理。据此,本文提出了一种SAR多模式统一化成像处理算法。首先,采用线性距离走动校正削弱斜视数据的两维耦合。然后,结合基于方位Deramp技术的混叠频谱重建方法与方位重采样,实现混叠信号的恢复及聚焦深度问题的解决。最后,利用扩展的距离徙动算法进一步完成ROI精聚焦。本文所提算法能够对斜视的凝视和滑动聚束数据进行统一化的成像处理。基于点目标仿真与机载SAR多模式实测数据处理结果,验证了所提方法的有效性。