弹载调频连续波合成孔径雷达大斜视成像方法研究

弹载调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW SAR)在大斜视工作模式下,导弹的连续运动会在距离向产生多普勒频移,导致距离向频谱偏移及方位像散焦,高速运动及大斜视角还会引入一个二次相位误差,影响距离像的聚焦.通过推导分析弹载FMCW SAR大斜视回波信号的波数域表达式,提出一种弹载FMCW SAR大斜视成像方法,在二维波数域完成了多普勒频移校正、二次相位误差补偿和距离徙动校正,很好地改善了成像质量.仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性.     

基于等效平行轨迹距离模型的双基CS成像算法

本文基于双基SAR等效平行轨迹距离模型及由该模型得到的二维波数域表达式,通过对此表达式的分析变换,将二维波数域表达式的相位表示为发收距离和与波数函数相乘的形式,基于此,结合单基SAR的CS成像算法思想,推导提出了基于平行轨迹距离模型的双基CS成像算法.本算法在距离多普勒域进行变标操作,将各距离单元的包络徙动校正得和参考距离单元一致,然后在二维波数域通过简单的相位相乘完成徙动校正,很好地解决了双基SAR的包络徙动及其空变问题,且避免了插值运算,与波数域算法相比,效率更高.最后采用该算法对仿真的点目标双基回波进行成像处理,结果与等效单基CS算法相比较,证明了本文算法的有效性和优越性.     

适于大斜视角的星载双基地SAR波数域成像算法

本文提出一种星载双基地SAR(Synthetic Aperture Radar)等效平行轨迹距离模型,计算表明该模型误差远远小于直接基于多普勒参数的二阶距离模型.基于该距离模型提出一种星载双基地SAR波数域成像算法,能在大斜视角、高分辨率情况下精确成像.最后对仿真点目标双基地回波进行成像处理,结果与基于二阶距离模型的成像算法相比较,证明了本文等效距离模型和成像算法的优越性.     

基于距离-多普勒算法的俯冲弹道条件下弹载SAR成像

该文首先建立了通用的曲线弹道合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)回波信号模型,分析了加速度引入的相位误差,推导了是否进行曲线弹道补偿的定量条件,然后针对俯冲弹道情况,分析了弹载SAR回波信号的特点,并根据弹载SAR特点进行了合理近似,设计了基于距离-多普勒算法的成像方法,与直线孔径下的距离-多普勒算法相比,仅仅是修改了部分相位因子,没有因为孔径的非直线增加成像算法的复杂性。     

一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法

准确的运动补偿是高分辨率机载SAR成像的关键。为了获得高质量的斜视SAR图像,该文详细研究了用改进的波数域算法处理带有运动误差的斜视SAR数据,提出了一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法,并用该算法进行了点目标仿真和对原始数据成像,结果表明,该算法对处理带有运动误差的斜视SAR数据有很好的效果。     

基于最小熵准则的弹载SAR成像算法

针对空对舰导弹的工作特点,研究了一种将自聚焦技术用于弹载合成孔径制导雷达成像的改进算法.弹载SAR录取数据的模式是聚束式,且斜视角较大.在各种聚束式SAR成像算法中,由于对距离迁移的补偿性能欠佳,使图像质量难以保证.本文以距离多普勒(RD)算法为例,利用基于最小熵准则的SAR图像自聚焦算法完成相位误差校正,改善聚焦质量以提高打击精度.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于最小熵准则的弹载SAR成像算法

针对空对舰导弹的工作特点,研究了一种将自聚焦技术用于弹载合成孔径制导雷达成像的改进算法.弹载SAR录取数据的模式是聚束式,且斜视角较大.在各种聚束式SAR成像算法中,由于对距离迁移的补偿性能欠佳,使图像质量难以保证.本文以距离多普勒(RD)算法为例,利用基于最小熵准则的SAR图像自聚焦算法完成相位误差校正,改善聚焦质量以提高打击精度.仿真结果证明了该方法的有效性.     

星载SAR等效斜视波数域算法的实现方法

等效斜视的波数域算法是一种适用于大距离徙动高分辨率星载合成孔径雷达成像的优化算法。该算法可以利用雷达发射信号的复制信号作为距离参考信号。由于该算法在频域插值,对插值精度要求高。多普勒参数的精度和加权处理对该算法的成像性能指标具有重要的影响。文中从距离参考函数、Stolt插值、多普勒参数估计和加权处理4个方面分析了等效斜视波数域算法的实现方法,并通过仿真测试对几种可能方法的成像质量指标进行了比较,实验结果验证了等效斜视波数域算法实现方法的有效性。     

任意构型双基SAR运动目标图像特征分析

本文根据波数域中的相位误差详细地分析了任意构型双基合成孔径雷达（Bistatic Synthetic Aperture Radar,Bi-SAR）运动目标的图像特征。不同于传统的在相位历史域进行相位误差分析的方法,本文以极坐标算法（Polar Format Algorithm,PFA）为例,对PFA波数域的两维相位误差进行了详细的分析。该分析方法对其他算法例如BP算法同样适用。SAR成像算法的一般流程为,先将信号从相位历史域转化到波数域,然后再变换到图像域。然而,从相位历史域到波数域的过程有可能引入新的相位误差,因此在相位历史域分析相位误差特征并不完全准确,根据该特性预测的图像域成像结果存在一定的误差。而波数域与图像域之间具有直接的傅里叶变换关系,傅里叶变换的各种性质又是已知的,因此利用波数域和图像域之间的傅里叶变换关系,根据波数域的相位误差特性可以准确地预测PFA图像中运动目标的成像特征。一方面,本文揭示了波数域中的两维相位误差导致图像域中的目标发生两维位置偏移和两维散焦的现象,并且上述两维位置偏移和两维散焦的方向沿着同一条倾斜的直线。也就是说,无论运动目标的速度矢量指向何方,图像域...     

基于等效斜视距离模型的高分辨率星载SAR波数域成像算法

为了解决CS算法在距离压缩时无法使用带有误差的原始信号的问题，作者提出一种等效斜视的波数域算法．本文基于星载SAR等效斜视距离模型，利用Bamler提出的波数域算法推导方法，从原始回波信号模型入手，详细推导出基于等效斜视距离模型的高分辨率星载SAR波数域成像算法，并给出了该算法的实现步骤．该算法适用于大距离徙动高分辨率星载SAR的精确成像．文中利用点目标回波仿真数据验证了算法的有效性并给出了该算法成像的质量评估指标．     

基于方位非线性变标的弹载SAR下降段成像算法

俯冲下降阶段,弹体自身较大的俯冲下降速度和加速度导致SAR回波信号方位不变性的假设不再成立,给SAR成像处理带来困难。针对该问题,该文提出了一种基于方位非线性变标的弹载SAR下降段成像算法。结合级数反演,在2维频域完成距离徙动校正和距离脉冲压缩之后,通过方位向上的非线性变标操作,补偿空变的多普勒调频率,从而较为有效地改善了方位聚焦深度和聚焦质量。数据仿真验证了算法的有效性。     

弹载SAR大斜视SPECAN成像算法

由于导弹攻击的目标在航线前方,弹载SAR需具备大斜视成像能力。针对大斜视状态下回波数据方位向和距离向严重耦合、弹载SAR平台实时性要求高的特点,提出了一种基于谱分析(Spectral Analysis,SPECAN)算法的弹载SAR大斜视成像算法。通过在方位时域进行距离走动校正,降低了回波方位向和距离向的耦合;通过二维时域中方位向的SPECAN处理和方位向FFT,获得SAR成像结果。算法处理流程简单,是一种实时性高的中等分辨率成像算法,适合应用于弹载SAR大斜视成像。仿真验证了算法的有效性。     

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。     

一种基于坐标轴旋转的俯冲段大斜视SAR波数域成像算法

由于机动平台成像的复杂性,常规SAR成像方法无法直接应用于俯冲模式下的大斜视成像处理。针对此问题,该文详细分析了俯冲段几何成像模型以及大斜视成像支撑区选择问题,提出一种基于坐标轴旋转的俯冲段大斜视SAR波数域成像算法。该算法根据部分孔径数据提出波数域聚焦处理,并通过坐标轴旋转实现频谱的高利用率,在有效避免了位置域聚焦的大量补零的前提下,保障了成像分辨率,提高了处理效率。仿真和实测数据处理验证了所提算法的有效性。     

一种弹载条带式SAR成像方法

弹载条带式SAR信号特点表现为小的距离弯曲量,当分辨率要求不是特别高时,若最大距离弯曲量小于一个距离分辨单元时可忽略不计,而只考虑距离走动量的校正。针对这一特点提出了一种在频域对距离迁移的线性项即距离走动校正的成像方法,并提出了距离误差校正和图像几何校正相结合的方法,使得成像效率更高。仿真成像结果验证了该方法的可行性。     

基于运动补偿的弹载前斜视SAR成像算法

曲线轨迹下的弹载合成孔径雷达(SAR)前视成像算法校正了方位时不变运动误差,忽略了时变运动误差,造成成像质量下降。针对这一问题,该文提出一种基于运动补偿的前斜视成像算法。首先将加速度分解成前向加速度和径向加速度,然后将径向加速度分解为成像平面内的加速度和垂直于成像平面的加速度,经过分析可知,对成像质量起决定作用的是成像平面内的加速度,该文通过矢量方法将其补偿。此外,对于加速度带来的较大的距离徙动,通过级数反演法求出信号的2维频谱,然后结合非线性频调变标(NCS)算法进行校正,取得了良好的效果。最后通过仿真实验证明了所提算法的有效性。     

基于SPECAN技术的子孔径RD成像算法

由于弹载SAR平台运行速度快、机动性大、运动和姿态存在随机偏差、时实性成像要求高等特点,提出了基于SPECAN技术的子孔径RD成像算法。在距离向,采用匹配滤波技术实现距离向高分辨。在方位向,采用子孔径处理的SPECAN算法。通过仿真结果可以验证,基于SPECAN技术的子孔径RD成像算法有效的减少了数据处理量,降低对弹体存储空间的要求,很好地满足了实时成像要求,提高了导弹的打击精度     

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。