基于隐马尔可夫模型的多孔径SAR目标检测

穿透叶簇的VHF/UHF超宽带(UWB)SAR具有相对带宽很宽,积累角大的特点,可同时获得距离、方位两个方向的高分辨能力,能用于探测叶簇隐蔽的军用车辆等人造目标而有着重要的军事应用价值。在多孔径SAR成像的基础上,本文用隐马尔可夫模型对人造目标和叶簇等杂波建模,可有效地检测目标,实现一个ATR系统的预筛选处理。     

多极化低频UWB SAR图像的失真补偿

多极化、低频、超宽带合成孔径雷达（UWB SAR）可以获得目标的多极化散射特性,并具有一定的叶簇穿透能力,是未来雷达技术发展的一个重要方向.为了获得较高的方位向分辨率,该系统通常具有较大的方位向处理角,因此天线方向图沿方位向的变化不能忽略.该系统的超宽带特性使得天线方向图随频率的变化也不能忽略.本文假定天线方向图完全已知,提出了多极化低频UWB SAR的系统模型,并在图像的变换域上实现对天线方向图的补偿.最后利用计算机仿真验证了该方法的有效性.     

合成孔径雷达深度学习成像研究综述

现代合成孔径雷达（SAR）系统工作在日益复杂的电磁环境中，对成像精度、实时性以及算法鲁棒性等要求越来越高。传统的匹配滤波以及压缩感知技术在满足SAR成像的各类高标准要求时局限性较为明显，尤其在成像性能方面。随着机器学习的快速发展，研究人员将深度学习网络与雷达成像算法相结合，提出了学习成像技术，旨在为实现高质量实时成像寻求新的解决方案。本文从数据驱动以及模型驱动同数据驱动相结合的两种思路出发，介绍了用于求解SAR成像逆问题的深度学习网络架构。在此基础上，对SAR静止目标学习成像、SAR运动目标学习成像、SAR三维学习成像以及ISAR学习成像的研究现状进行概述，帮助研究人员和从业人员理解深度学习技术在SAR成像相关问题中的应用。最后，提出该研究方向一些悬而未决的问题，探讨潜在的解决方案和未来趋势。     

叶簇穿透雷达系统设计综述

叶簇穿透(FOPEN)雷达是一种用于发现和表征密集叶簇下人为目标及表征叶簇自身的技术手段。这种雷达已经在军事监视和民用地理空间成像方面得到应用。本次讲座分为三大部分:第一部分讲述FOPEN雷达的早期历史,主要讲述战场监视及叶簇穿透雷达的早期试验。其中,某些雷达技术的发展意义重大,支撑探测密集叶簇下面固定和移动目标的能力。这些技术中最重要的部分就是众所周知的相干雷达与数字处理技术。同样重要的是雷达穿透叶簇的量化及其散射损耗影响。第二部分重点讨论了几种军民用FOPEN合成孔径雷达系统及其研究成果。在对每种雷达系统概述过程中还通过举例说明SAR图像及其固定目标探测能力。这一部分还给出了量化极化分集在探测和表征人为和自然目标时的好处。在目标描述与降低虚警方面,极化技术的优势明显。最后讨论了超宽带和超宽角成像技术。第三部分讨论的是多模超宽带雷达最新研究及SAR和动目标显示(MTI)FOPEN系统的设计。重点是设计这些超宽带(UWB)系统的优势和困难,以及实际电磁环境下的工作情况。讲座最后两部分阐述了文献中出现的一些用于未来多模式工作的新技术:探测可辨别低速运动目标的需求;双基地SAR与固定GMTI照射波形的协同工作。     

基于超宽带雷达的丛林目标探测无人机系统分析

探测和识别丛林目标并对其准确定位是复杂的技术问题,解决这一问题的需求十分迫切。首先对具备叶簇穿透能力的超宽带(UWB)雷达的技术构成和性能特点进行描述,然后对适合加装超宽带SAR的无人机提出要求。在此基础上对叶簇穿透超宽带SAR无人机的系统实现进行分析,分解需关注和解决的技术问题,探讨工作方向和重点。     

机载双频曲线SAR系统与试验

曲线合成孔径雷达（SAR）是一种孔径流形特殊的成像雷达,其所搭载平台通过作曲线运动,能观测到目标更多的方位散射信息、获取更高的空间分辨率,同时还具备一定的三维成像能力。随着成像技术的不断发展,机载曲线SAR在重点区域侦测相关任务中呈现广阔的应用前景。本文主要介绍了研究团队近年研制的机载双频曲线SAR系统,以及于2020年9月在陕西开展的一系列机载双频曲线SAR飞行试验。该系统能同时完成Ku波段三通道以及L波段双通道全极化数据采集工作,文中对曲线SAR中的高分辨成像、子孔径关联三维特征提取、曲线孔径干涉处理以及动目标跟踪检测等处理应用进行了介绍,并给出了实测数据处理结果,验证了系统性能和其可靠性。     

基于Vega的雷达图像生成仿真系统设计

进行合成孔径雷达（SAR）成像仿真是研究成像雷达的一个重要手段。利用软件平台VC＋＋,Multigen Creator和Vega设计机载合成孔径雷达（SAR）成像仿真系统是一种新的仿真手段,在此论述了利用Vega的雷达仿真模块——RadarWorks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。仿真结果表明新方法能较好地满足SAR实时成像仿真需求,有助于促进SAR成像实时仿真技术的发展。     

微型SAR的数字下变频设计

在微型SAR实时成像样机的设计中,对雷达回波在中频进行采样,然后采用数字下变频技术实现正交解调,可以减少系统的复杂性,提高雷达的数字化程度和性能。该文针对微型SAR方案中数字下变频设计中的难点,即采样频率高达2 Gsps,带宽900 MHz,实时处理的难度很大,根据具体设计参数优化了数字下变频的实现结构,重点比较了并行FIR滤波器和快行FIR滤波器的差别,然后在FPGA中编程实现了数字下变频模块,给出资源占用情况、运行速度和量化噪声影响,最后给出在微型SAR技术项目中的实际应用结果,理想的成像结果表明了该设计的正确性。     

无人机载合成孔径雷达系统技术与应用

该文在概述无人机载SAR技术特点的基础上,介绍了国内外无人机载SAR技术的发展概况,对无人机载 SAR的工作体制、关键技术、性能指标、典型系统及应用等方面的内容进行了归纳。结合研制的高分辨率、全极化、双天线干涉等SAR系统,重点讨论了基于功能单元的SAR系统设计、SAR实时成像数据处理、多维度运动误差补偿等技术。针对无人机的特点和对载荷的要求,概述了无人机载SAR在高分辨率、新功能模式等方面的技术进展。并针对国内外当前的发展概况,探讨了无人机载SAR技术的发展趋势。      

基于多通道合成的优于0.1m分辨率的机载SAR系统

针对合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像的应用需求,该文给出一种基于单通道发射、多通道并行接收的新的高分辨率SAR系统实现方案。SAR系统共有8个接收通道,信号带宽达到3.2 GHz,具有高分辨率成像、InSAR干涉成像以及全极化成像功能。文中提出一种新的采用空间辐射测量和频偏误差修正测量的分段测量与综合补偿的通道传递误差测量补偿方法,有效解决了高分辨率SAR宽频带收发系统中关键的多通道接收幅度相位误差校正问题,并在国内首次获得了优于0.1 m分辨率的SAR图像。文中详细介绍了系统的组成方案以及主要技术性能指标,重点探讨和分析了多通道系统的频带合成、系统幅度相位误差测量补偿、运动误差补偿和成像处理等实现技术,给出了测量、补偿和成像的试验结果。通过实际飞行试验,验证了高分辨率SAR系统的技术及方案的有效性和可行性。     

Reconnaissance with slant plane circular SAR imaging

This paper presents a method for imaging from the slant plane data collected by a synthetic aperture radar (SAR) over the full rotation or a partial segment of a circular flight path. A Fourier analysis for the Green's function of the imaging system is provided. This analysis is the basis of an inversion for slant plane circular SAR data. The reconstruction algorithm and resolution for this SAR system are outlined. It is shown that the slant plane circular SAR, unlike the slant plane linear SAR, has the capability to extract three-dimensional imaging information of a target scene. The merits of the algorithm are demonstrated via a simulated target whose ultra wideband foliage penetrating (FOPEN) or ground penetrating (GPEN) ultrahigh frequency (UHF) radar signature varies with the radar's aspect angle.     

Reconnaissance with ultra wideband UHF synthetic aperture radar

The author addresses the problem of detecting and identifying stationary and moving targets with foliage penetrating UHF synthetic aperture radar (SAR). The role of a target's coherent SAR signature, which varies with the radar's frequency and aspect angle, in forming the Fourier space of the SAR signal is analyzed. The resultant relationship is the basis of an algorithm which, after extracting (digital spotlighting) the target's coherent SAR signature in the reconstruction domain, could be used to differentiate man-made structures from foliage. Methods for blind-velocity moving target indication are discussed. The main tool of the work is a signal theory based analysis of SAR signal via Fourier transform. However, the theory is at most as good as the collected SAR data     

基于坐标变换的合成孔径雷达高精度成像算法

针对当前合成孔径雷达成像算法处理低频大斜视角数据存在的散焦和运算量大问题, 提出了一种新的高精度大斜视合成孔径雷达成像算法.算法首先把数据录取坐标系数据变换到零多普勒坐标系数据, 然后在零多普勒坐标系中采用距离时域非均匀傅里叶变换去除距离、方位的耦合, 进而得到聚焦良好的合成孔径雷达图像.算法运算量与距离多普勒算法在一个量级, 具有较高的成像效率.仿真结果表明算法在低频大斜视角下能很好地聚焦, 从而验证了算法的正确性.     

Subsurface structures detection by combining L-band polarimetricSAR and GPR data: example of the Pyla Dune (France)

The authors investigate the penetration capabilities of microwaves, particularly at L-band, for the mapping of subsurface heterogeneities such as lithology variations, moisture or sedimentary structures. The experiment site, the Pyla Dune, is a bare sandy area allowing high signal penetration and presenting large subsurface structures (paleosoils) at varying depths. Several radar data sets over this area are available. A polarimetric analysis of airborne synthetic aperture radar (SAR) data as web as the ground penetrating radar (GPR) sounding experiment show that subsurface scattering occurs at several places. The SAR penetration depth is estimated by inverting a scattering model for which the subsurface structure geometric and dielectric properties are determined by the GPR data analysis. These results suggest that airborne radar systems in a lower frequency range (P-band) should be able to detect subsurface moisture down to several meters, leading to innovative Earth observation systems for hydrogeology in arid regions     

Foliage transmission measurements using a ground-based ultrawideband (300-1300 MHz) SAR system

The attenuation of a forest clearly impacts the ability of airborne SAR systems to image objects within the forest. The level of this attenuation is a function of tree characteristics over the frequency band used in the radar. To experimentally measure the transmission properties of foliage, a bistatic (line-of-site) wide-band system has been built by the Environmental Research Institute of Michigan (ERIM), sponsored by the Air Force's Wright Laboratory, Avionics directorate. This system is polarimetric and can operate coherently over the band from 300 to 1300 MHz. The variation in foliage transmission over the frequency band is important because an imaging radar typically operates coherently over a bandwidth. The system can scan foliage in angle to determine spatial variations in the foliage attenuation. This angular variation in foliage attenuation is quite important because imaging radars typically synthesize an aperture by scanning over a range of angles. The ERIM Wide-Band System is ground-based, with one antenna attached to a carriage which can move 10 m horizontally along an elevated rigid track and the other antenna attached to a fixed tripod. Measurements with the system were conducted during July 1991 at the University of Michigan Biological Field Station in Pellston, MI. The measurements of the mean attenuation as a function of depression angle (15-45°) and frequency (300-1300 MHz) of four different forest types are presented. In addition to mean attenuation, the variance in attenuation and the autocorrelation of the attenuation (in angle) are presented. These results imply that the variation of the foliage properties over the bandwidth and scan geometry (or angular variation) will degrade the ability of a radar to focus a foliage obscured object     

LFMCWSAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达(LFMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点.然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系.在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性.     

单通道UWB SAR地面运动目标变化检测

工作在VHF/UHF波段的超宽带合成孔径雷达（UWBSAR）具有叶簇穿透和高分辨成像的能力。文中提出了一种适合单通道UWBSAR的地面运动目标检测方法——基于子孔径图像变化检测的运动目标检测算法。该算法利用UWBSAR的大波束角特点,在方位向选取较大时间间隔的两个子孔径生成子孔径图像,并根据运动目标在不同子孔径图像上聚焦位置的差异检测运动目标,估计运动目标速度和位置。文中给出了该方法的原理、参数选择、实现步骤,并基于UWBSAR实测数据验证了所提方法的有效性。