一种微波光子雷达ISAR成像新方法

微波光子雷达发射信号带宽大、波长短,能够实现分辨率更高的逆合成孔径雷达(ISAR)成像。但带宽大、波长小的回波信号也导致传统成像算法对目标转动分量的近似不成立,使得传统算法无法应用。在微波光子雷达成像中,目标转动分量在回波包络中形成空变的距离弯曲项,在方位相位中形成空变的2次相位误差,导致ISAR图像散焦。该文针对微波光子雷达系统提出一种新的ISAR成像算法,该算法同时考虑了目标转动分量对回波包络和相位的影响,以包络相关值为目标函数值迭代估计目标转速,根据转速估计值,在距离向进行重采样对齐包络,在方位向构造空变的方位补偿函数校正转动相位。仿真和实测数据的处理结果证明了该算法的有效性。     

基于二维空变运动补偿的机动平台大斜视SAR稀疏自聚焦方法

大斜视角和空间3维加速度的存在使机动平台SAR的运动误差具有明显的2维空变性,极大地增加了成像难度。为此,该文提出了一种基于2维空变运动误差估计与补偿的稀疏自聚焦方法。该方法基于Keystone变换和频域相位滤波法构造了能够校正成像参数空变性的频域近似观测算子。在自聚焦过程中,首先,构建基于频域近似观测算子的稀疏自聚焦模型并采用迭代软阈值方法(ISTA)进行求解,从而实现图像的粗聚焦和非空变运动误差的估计;然后,采用稀疏自聚焦模型估计多个子区域的精确相位误差曲线,并基于最小二乘法估计空变的运动误差参数;最后,通过对近似观测算子的修正实现空变运动误差的补偿。仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于二维空变运动补偿的机动平台大斜视SAR稀疏自聚焦方法

大斜视角和空间3维加速度的存在使机动平台SAR的运动误差具有明显的2维空变性,极大地增加了成像难度.为此,该文提出了一种基于2维空变运动误差估计与补偿的稀疏自聚焦方法.该方法基于Keystone变换和频域相位滤波法构造了能够校正成像参数空变性的频域近似观测算子.在自聚焦过程中,首先,构建基于频域近似观测算子的稀疏自聚焦模型并采用迭代软阈值方法(ISTA)进行求解,从而实现图像的粗聚焦和非空变运动误差的估计;然后,采用稀疏自聚焦模型估计多个子区域的精确相位误差曲线,并基于最小二乘法估计空变的运动误差参数;最后,通过对近似观测算子的修正实现空变运动误差的补偿.仿真实验验证了该方法的有效性.     

基于空变运动误差分析的微波光子超高分辨SAR成像方法

针对运动误差空变对实现微波光子雷达超高分辨SAR成像的影响,该文提出了一种基于空变运动误差分析的超高分辨成像方法。首先通过解析求解获得中心波束平面补偿下的剩余空变误差表达式,提出了运动误差空变影响判定准则。接着针对微波光子SAR系统条件的不同判定结果,提出相应的成像流程。最后对所提判定准则与成像方法进行点仿真验证,并对录取的车载10 GHz微波光子超高分辨SAR实测数据进行分析与成像处理,实验结果表明所提方法的有效性。      

基于多通道自聚焦校正SAR图像空变误差研究

针对相位梯度自聚焦(PGA)在无特显点的场景下应用效果不明显和最小熵及最大对比度自聚焦方法运算量过大的特点,提出一种新的校正空变误差自聚焦方法,利用相位误差局部非空变的特点,对距离向各个子块数据进行非空变相位误差进行估计。根据载机平台的运动特点及已估计出的各个子块的相位误差,计算出载机平台在垂直航向上的斜距误差。利用已估算出的斜距误差对整个距离向进行相位误差拟合,从而获得距离向的空变相位误差曲线。最终获得了较好的成像效果,并通过仿真实验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。      

基于广义keystone和频率变标的微波光子ISAR高分辨实时成像算法

微波光子雷达具有发射大带宽和高载频信号的能力,可实现2维高分辨的逆合成孔径雷达(ISAR)成像。研究相应的实时成像算法具有重要意义。但信号的高距离分辨率特点使得距离弯曲的空变性无法忽略,高载频特性使得相位历程的空变性无法忽略,导致传统的多普勒域实时成像算法成像效果差。另外,计算量较大的波束域成像算法不适用于大数据量的微波光子雷达信号。因此该文提出一种高效率的微波光子ISAR高分辨实时成像算法,该算法首先利用广义楔石变换(GKT)提取特显点相位,进而由相位调频率反演目标横向速度,最后利用速度估计结果结合频率变标(FS)算法完成空变的距离弯曲校正和方位匹配滤波成像。仿真和实测数据的处理结果验证了该算法的有效性。      

基于图像强度最优的SAR高精度运动补偿方法

由于载体平台的不稳定性和测量传感器的精度限制,运动误差成为了提高合成孔径雷达(SAR)成像质量的一个瓶颈。基于图像锐度最优的自聚焦后向投影算法通过估计相位误差进行运动补偿,具有较高精度,但这种方法假设场景中所有像素点相位误差相同,即没有考虑运动误差的空变性,导致大部分像素点仍存在残留误差,造成成像质量下降。针对运动误差空变性的问题,该文提出一种高精度运动补偿方法,该方法在图像强度最大准则下,采用最优化技术估计天线相位中心测量误差,随后利用该测量误差估计量校正天线相位中心并进行后向投影成像。由于估计天线相位中心等效于估计每个像素点的距离历史,因此该方法可以对每个像素点进行高精度相位补偿。点目标仿真和实测数据处理结果均验证了所提方法的有效性。      

距离弯曲情形的超分辨成像及目标特征参量提取

PFA算法的性能受到距离弯曲引起的成像误差的影响,传统的处理方法是限制场景的尺寸。本文从超分辨处理的角度出发,对距离弯曲引起的空变的二次相位误差(QPEs)采取精确估计和补偿的方法进行预处理,然后得到超分辨图像及目标特征参量。相位误差的粗估计采用离散多项式相位变换(DPT)方法,而误差精估计则基于RELAX类算法。仿真和实测数据证明了本文方法的有效性。     

基于方位波数域聚束模式PFA的运动补偿新方法研究

该文在对聚束模式SAR数据进行极坐标算法(PFA)形式成像的过程中,通过研究载机运动误差对散射点方位向波数表达式的影响,给出了一种基于方位波数域进行运动误差估计及相关补偿的新方法。该方法首先应用距离匹配滤波和方位dechirp实现对原始数据的2维调频率去斜处理,同时经过距离FFT和极坐标算法的操作将原来极坐标下的数据重采样到直角坐标系下的2维波数域,最后对数据进行距离和方位的分块误差估计及补偿。这种方法能很好地针对运动误差造成的方位二次及高次误差相位项进行精确补偿,同时也能处理误差相位的空变性问题,因此可以获得相对传统时域补偿方法更好的图像聚焦效果。实测数据的处理和分析,验证了该文所述方法的有效性,证明了与传统时域运动补偿方法相比的优越性。     

基于混合域的SAR回波快速算法

该文提出了一种基于混合域的SAR回波快速算法。该算法利用空变的系统传递函数参与计算,沿距离时域积分计算回波信号2维频谱,从而实现了回波信号的精确仿真。复杂度和性能分析表明,该算法不仅能够在保证较高相位精度情况下有效提高回波仿真速度,而且在2维时域内易于添加运动误差模型。最后针对点阵和面目标进行了仿真,验证了算法的有效性。     

结合方位空变补偿的大斜视SAR误差估计方法

大斜视合成孔径雷达(SAR)成像中距离方位信号的强耦合性给成像处理带来困难,现有SAR成像算法常采用线性走动校正来降低其耦合性,该处理方法在一定程度上简化了后续成像处理的同时也带来方位相位空变问题。现有成像算法对方位相位空变校正均假设在无运动误差的理想条件下,未能考虑方位空变相位对运动误差估计的影响。针对该问题,文中首先从多角度详细分析了线性走动校正以及方位空变相位对方位运动误差估计的影响,提出一种结合方位空变相位补偿的大斜视SAR成像运动误差估计方法,保障了后续的成像处理、提升了整体成像质量。仿真和实测数据处理验证了该算法的有效性。     

基于椭圆模型与改进NLCS的一站固定式大基线双站SAR成像算法

在一站固定式双站SAR成像处理中,该文针对距离-方位2维空变描述不够准确导致成像性能迅速下降的问题,提出一种新的椭圆模型精确描述一站固定式大基线双站SAR的距离-方位空变特性,并基于此推导了改进的非线性调频变标(NLCS)成像算法。在距离向,首先利用相位去斜完成距离去走动和多普勒中心矫正,接着对剩余距离单元徙动和距离方位高次耦合项进行了去除处理。在方位向,根据一站固定式双站SAR的2维空变特性,提出了一种用于描述回波距离-方位空变特性的椭圆模型,基于该模型对空变的回波方位调频率进行了分析,并重新推导NLCS算法的方位变标函数和方位压缩系数。理论分析与仿真结果证明,所提出的模型不仅揭示了一站固定式大基线双站SAR数据的2维空变特性,而且对回波的距离-方位空变给出了更精确的解析式描述,使得基于该模型改进的NLCS算法可以获得更好的成像处理效果。     

考虑基线抖动的双天线干涉SAR原始回波仿真

该文针对双天线干涉SAR系统基线抖动的特点提出了一种能够精确仿真基线抖动影响的改进二维频域原始回波生成算法。该算法通过Taylor展开近似将基线抖动造成的相位误差分解为随方位向时变和随距离向空变的两个一维函数,从而实现了精确仿真。适用范围分析表明该算法能满足实际系统的仿真需求,是一种精确高效的算法,具有较大应用价值。     

多强点信息补偿机载聚束式SAR中的运动误差

本文根据聚束式SAR相位误差的特性,采用基于Multi-PPP算法的多强点信息进行运动补偿.经过多强点信息补偿,不仅能消除由平动产生的空不变相差,而且能补偿由转动产生的空变相差.并分析了当聚束式SAR采用PFA成像时,为了精确补偿转动误差,多强点处理中第二强点和第三强点不应该分离,也研究了该方法中强点的选择和补偿效果等问题.最后给出了典型聚束式SAR采用PFA成像时经多强点信息补偿后的仿真结果.     

二阶运动补偿对低频超宽带SAR视线误差补偿的影响

视线误差补偿是低频超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)成像处理的关键,该文主要研究基于测量数据的距离空变视线误差补偿,即二阶补偿。标准的二阶补偿在推导的过程中,对回波进行了一定的近似,认为距离空变视线误差对回波距离迁徙校正(RCMC)没有影响,而这个近似条件,在低频超宽带SAR中是不满足的。针对这个问题,该文对二阶补偿在低频超宽带SAR中的应用进行了分析,研究了3种二阶补偿方法,即:二阶补偿位于RCMC之后完成;二阶补偿位于RCMC之前完成;沿距离向划分子带进行二阶补偿。文中对3种二阶补偿方法进行了对比分析,并对每种补偿方法中存在的误差进行了分析。最后采用仿真以及实测低频超宽带SAR数据验证了文中分析的正确性。     

一种小型机载低频UWBSAR的三级运动补偿方法

 本文建立了小型机载UWB SAR运动误差模型,分析了低频UWB SAR与高频窄带SAR间的运动误差不同点,找出了传统运动补偿方法失效的原因.为此,本文提出一种三级运动补偿方法.该方法的具体措施为:第一级,采用基于低精度传感器的运动补偿,消除回波包络误差和部分相位误差,提高回波数据距离弯曲校正精度;第二级,采用基于多普勒调频率估计的补偿方法,消除回波中的二次相位误差;第三级,基于图像域数据,采用自聚焦算法消除高阶相位误差,最终获得聚焦UWB SAR图像.实测数据成像结果证明了该运动补偿方法的有效性.     

半盲二维自聚焦SAR运动目标成像方法

在SAR对动目标成像时，由于目标运动的不确定性，针对静止目标的成像算法处理不能完全补偿由于目标运动引入的额外距离徙动（RCM）和方位相位误差（APE），因此，在SAR图像中，运动目标会出现二维散焦。已有方法都是针对残留距离徙动和方位相位误差分别进行估计和补偿，其补偿精度和计算效率还有待进一步改进。通过分析运动目标在SAR图像中的残留相位误差结构，提出一种针对运动目标散焦的二维自聚焦算法。新方法只需直接估计方位一维相位误差，然后利用先验的二维相位误差内部结构信息，将一维相位误差映射得到二维相位误差，从而实现精确的二维相位补偿。通过仿真实验验证了该方法在计算效率和估计精度上具有更明显的优势。     

基于相干化处理的步进频率ISAR成像算法研究

在步进频率高分辨ISAR成像中,传统的参数估计方法往往不能准确地估计出运动目标的速度和加速度值,其补偿后存在的相位误差对宽带合成ISAR图像有较大的影响。因此,该文提出了一种基于相邻相关法和相位相干化的步进频率高分辨ISAR成像技术,即通过相邻相关法估计运动目标的径向运动参数,在对回波数据包络进行补偿后,利用相位相干化对各子脉冲的相位误差进行校正,再利用频带拼接技术获取目标的合成高分辨1维距离像。之后,利用RD算法实现目标的高分辨ISAR成像。该方法具有精确相位误差补偿精度和高运算效率的优点。仿真和实测数据验证了该方法的有效性。     

一种基于RELAX的SAR自聚焦算法

该文提出了一种基于RELAX的自聚焦算法。根据多个特显点和杂波同时存在的模型,该算法交替迭代地进行相位校正和散射点参数估计,在精确估计出散射点子回波参数的同时估计出自聚焦所需的相位误差。由于该算法未对杂波和噪声模型作任何假设,可应用于绝大多数成像场景,同时该算法可用于估计任何类型的相位误差,因此是一种稳健的自聚焦算法。实际数据处理结果表明该方法是有效的。