基于方位谱分析的斜视TOPS SAR子孔径成像方法

斜视TOPS SAR成像处理需要解决3大问题:方位频谱混叠,距离和方位耦合严重,方位输出时域混叠。针对上述问题,该文提出一种基于谱分析的子孔径成像处理方法。首先对子孔径数据在时域适当进行扩展并获取无模糊的2维频谱,然后采用修正的距离徙动算法进行距离徙动校正和距离脉冲压缩,最后在方位频域对子孔径信号进行拼接处理,获得全孔径信号无模糊的方位频谱并结合谱分析技术将信号聚焦在方位频域。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于方位deramp和NFS大斜视聚束SAR成像算法

该文针对聚束SAR回波信号方位向频谱混叠和大斜视时距离向和方位的严重耦合,提出了一种结合方位向deramp和非线性频率变标(NFS)的斜视聚束SAR成像算法。首先在方位向进行deramp操作,消除方位频谱混叠。然后通过非线性频率变标并考虑距离向时频变换的标度变化补偿方位相位,实现场景成像。仿真结果表明,该算法可有效消除方位频谱混叠,具有较高的精度,满足大斜视聚束SAR的成像要求和较大测绘带宽度要求。     

一种基于方位谱重采样的大斜视子孔径SAR成像改进Omega-K算法

斜视SAR数据两维波数域支撑区具有斜拉特性,并且斜视角越大,斜拉越明显;在大斜视成像时,常规Omega-K成像直接选取矩形支撑区进行处理,支撑区利用率低,难以满足成像分辨率要求。针对子孔径大斜视SAR数据成像,该文提出一种基于方位谱重采样的改进Omega-K算法。该算法通过坐标轴旋转,实现波数谱支撑区利用率的最大化,针对伴随的方位空变问题,采用方位谱重采样方法校正空变性,实现方位统一聚焦。另外,由于对于子孔径数据处理,考虑位置支撑区受限,不同于传统Omega-K方法,改进Omega-K算法在方位波数域成像,避免了位置域成像需要的大量补零操作,提高了处理效率。点目标数据仿真和实测数据处理验证了该文算法的有效性与实用性。     

弹载合成孔径雷达大斜视子孔径频域相位滤波成像算法

弹载合成孔径雷达(SAR)为满足机动性和实时性,常采用大斜视子孔径成像处理;而大斜视SAR成像存在严重的距离方位耦合,时域校正距离走动解决这一问题会带来方位聚焦深度问题。针对方位聚焦深度问题以及子孔径特性,该文提出一种新的子孔径成像算法频域相位滤波算法(FPFA),该算法在无近似瞬时斜距模型下,采用时域校正距离走动,频域校正弯曲,在方位频域引入相位滤波因子校正多普勒调频率和方位向高次项的空变性,并结合谱分析(SPECAN)技术实现方位聚焦。仿真和实测数据处理验证了该算法的有效性。     

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。     

星载SAR斜视模式运动目标方位多通道信号重建方法

在星载方位多通道SAR斜视模式下,方位斜视角度和运动目标的速度分别导致回波多普勒频谱发生2次混叠和通道失衡,影响运动目标方位多通道信号重建。针对该问题,该文提出一种适用于多通道斜视模式下的运动目标的重建方法。首先通过方位向去斜预处理消除了斜视导致的2次多普勒混叠,然后通过修正的多通道重建矩阵来解决目标速度导致的通道失衡。此外,该文还研究了通道冗余情况下的杂波抑制能力,分析了估计速度误差带来的残余相位误差,给出了一种星载方位多通道SAR斜视模式下的运动目标速度快速估计搜索方法。最后,通过点目标仿真验证了方法的有效性。     

基于特征分解的方位向多通道SAR相位失配校正方法

作为实现高分辨率宽幅成像的重要技术手段之一,方位多通道合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)近年来得到了广泛的研究与发展。在进行多通道数据重建之前,通道之间的传输特性必须校正一致,以避免图像中出现严重的虚假目标。在多通道SAR数据处理中,精确的基带多普勒中心估计对系统的通道失配校正和高分辨率成像具有非常重要的意义。但是单一通道数据的多普勒频谱混叠制约了传统基带多普勒中心估计算法在方位多通道SAR系统中的应用。基于特征分解处理,该文提出一种新的基带多普勒中心估计方法。该方法在推导过程中考虑了波束指向存在斜视的影响,能够实现方位多通道SAR系统基带多普勒中心和通道间相位误差的鲁棒估计。仿真实验和C波段方位向四通道机载SAR实验数据处理分析验证了算法的有效性。      

机载毫米波SAR垂直航向运动补偿分析与比较

在机载SAR实测数据处理中,垂直航向运动补偿是一个很重要的处理步骤。垂直航向运动补偿需要考虑沿视线向位移、方位波束宽度等因素对补偿效果的影响。本文以机载毫米波高分辨斜视SAR数据为研究背景,对几种常用的垂直航向运动补偿方法进行了分析与比较。仿真表明,斜视角较大或垂直航向运动误差较大时,当前几种补偿方法或多或少存在补偿结果不理想的现象,故需要研究新的垂直航向运动补偿方法,本文仿真与分析结果也可为毫米波SAR大斜视、高分辨实测数据处理提供参考。     

星载SAR斜视模式运动目标方位多通道信号重建方法

在星载方位多通道SAR斜视模式下,方位斜视角度和运动目标的速度分别导致回波多普勒频谱发生2次混叠和通道失衡,影响运动目标方位多通道信号重建.针对该问题,该文提出一种适用于多通道斜视模式下的运动目标的重建方法.首先通过方位向去斜预处理消除了斜视导致的2次多普勒混叠,然后通过修正的多通道重建矩阵来解决目标速度导致的通道失衡.此外,该文还研究了通道冗余情况下的杂波抑制能力,分析了估计速度误差带来的残余相位误差,给出了一种星载方位多通道SAR斜视模式下的运动目标速度快速估计搜索方法.最后,通过点目标仿真验证了方法的有效性.     

大斜视角SAR的方位多级重叠子孔径算法

方位重叠子孔径算法(AOSA算法)能够补偿SAR“斜视最小化”带来的空变相位误差.基于AOSA算法,提出了一种方位多级重叠子孔径算法(AMTSA算法),通过将方位数据分为多级重叠子孔径从而补偿这些相位误差.分析了该算法的基本原理、应用范围和有效性约束条件.分析结果表明,AMTSA算法在一级子孔径的情况下,将蜕变成AOSA算法,最后仿真结果验证了AMTSA算法对高分辨率、大斜视角SAR成像的有效性.     

Novel approach based on deramping technique for squinted sliding spotlight SAR imaging

This paper investigates a novel approach based on the deramping technique for squinted sliding spotlight Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging to resolve the azimuth spectrum aliasing problem. First of all, the properties of the azimuth spectrum and the squint angle impacts on the azimuth spectrum aliasing problem are analyzed. Based on the analysis result, an operation of filtering is added to the azimuth preprocessing step of traditional Two-Step Focusing Approach (TSPA) to resolve the azimuth folding problem and remove the influence of the squint angle on the azimuth spectrum aliasing problem. Then, a modified Range Migration Algorithm (RMA) is performed to obtain the precise focused image. Furthermore, the focused SAR image folding problem of traditional TSPA is illuminated in this paper. An azimuth post-processing step is proposed to unfold the aliased SAR image. Simulation experiment results prove that the proposed approach can solve the spectrum aliasing problem and process squinted sliding spotlight data efficiently.     

WIDE SWATH FMCW SAR DATA PROCESSING IN SQUINT MODE简

This paper concentrates on the data processing of Frequency Modulation Continuous Wave （FMCW）, Synthetic Aperture Radar （SAR） in the case of wide swath and squint mode. In the mode, the Doppler centroid dramatically varies along slant range compared to conventional pulsed-SAR. This poses a challenge for system design and signal processing since a very large azimuth bandwidth would be introduced. In the paper, we accommodate the Doppler centroid variations with range by an im- proved spectral-length extension method, where a bulk range shift and updated Doppler centroid variations are introduced to greatly reduce the azimuth aliasing with respective to the existing methods Moreover, an image formation approach that integrates wave number domain algorithm is presented to focus the raw data of FMCW SAR in the case of wide swath and squint mode. Point target simulation experiment demonstrates the advantages of the presented method.     

聚束SAR应用条带SAR方法成像

在分析聚束合成孔径雷达（SAR）方位向时频关系的基础上，提出了一种新的全孔径分辨率SAR成像算法。根据SAR在条带与聚束模式下回波信号之间的差别，利用现有成熟的条带SAR成像算法实现先对聚束SAR各方位向子孔径成像，而后再将各方位子孔径带宽合成为全孔径带宽，以形成具有全孔径分辨率的SAR图像，极大降低了系统PRF的要求。     

星载斜视滑动聚束SAR子孔径成像处理算法研究

斜视滑动聚束大幅提升了星载SAR单航过多角度观测能力和观测灵活性,但随着斜视角和扫描角度增加,斜视附加带宽和非线性变化的瞬时多普勒中心给多普勒解混叠带来困难。针对上述问题,本文提出了一种基于子孔径处理的星载斜视滑动聚束成像算法。该算法首先改进了传统子孔径划分方法,通过两维频谱拼接和多普勒滤波,解决了子孔径数据仍存在的多普勒混叠,然后利用基于四阶斜距模型的CS算法完成聚焦成像。最后,通过计算机仿真验证了方法的有效性。      

太赫兹视频SAR多普勒中心估计方法

受外界因素影响,机载合成孔径雷达(SAR)的飞行航迹与理想状态相比往往存在偏差,同时平台导航系统精确度有限,故需要从回波数据中精确估计多普勒中心频率,从而进行距离走动校正。多普勒中心估计误差决定了距离走动的校正精确度,从而决定了合成孔径成像方位压缩效果,是影响SAR成像质量的关键。在机载太赫兹成像雷达系统中,对运动补偿精确度的要求达到了亚毫米级,从而对多普勒中心估计误差提出了更高的要求。传统的多普勒中心估计方法在正侧视或小斜视模式下具有良好的效果,但在具有一定斜视角的模式下往往偏差较大。为了在多模式下有效完成太赫兹视频SAR距离走动校正,本文基于实测数据结果,从传统的包络估计方法出发,探究了一种改进包络估计的多普勒中心估计方法。通过比较,本文所提出的改进包络估计方法在对太赫兹视频SAR正侧视模式回波数据的多普勒中心估计上与另外两种传统方法都具有很高精确度,但在本文所提方法扫描模式下对97%的图像都作出了较为精确的估计,精确度与鲁棒性明显高于另外两种传统方法。结果说明了本文所提出的多普勒中心估计方法具有更好的鲁棒性、更高的效率。这一工作有助于高频段SAR多模式下的成像研究。     

捷变PRF技术在斜视聚束SAR中的应用

该文关注一种新型的斜视聚束SAR模式,其采用捷变脉冲重复频率(PRF)技术来增加高分辨率成像时的距离向测绘带宽。聚束SAR利用波束旋转来增加方位向分辨率。然而,高分辨率和大斜视的成像要求会导致较大的距离单元徙动(RCM)。PRF固定不变(即接收窗固定)时,为了保证方位向数据获取时间内所有的回波脉冲能被完整接收,距离向测绘带宽对应的时间宽度必须小于接收窗宽度。为了消除RCM对测绘带宽的影响,该文将PRF沿着方位向时间连续地改变(捷变),使得接收窗的变化与瞬时斜距的变化一致。首先推导了PRF的变化规律,然后利用一种改进的后向投影算法(BPA)对回波数据成像,最后通过仿真实验验证这种SAR模式及对应的成像算法。      

斜视SAR原始回波数据频域模拟快速算法

针对合成孔径雷达斜视模式下,传统的二位频域快速算法难以精确模拟出斜视SAR距离徙动及空变特性的问题,提出一种高效的斜视SAR回波原始数据二维频域快速算法,该算法通过去走动处理将多普勒中心搬移到零多普勒处,重新推导了去走动后的系统传递函数,在距离频域-方位时域上模拟了距离走动和回波的空变特性,并保证了回波数据的准确性。通过仿真分析表明,本算法在保证斜视SAR回波数据的模拟精度的基础上,计算效率远高于时域算法以及沿距离向积分算法。     

Airborne SAR processing of highly squinted data using a chirpscaling approach with integrated motion compensation

Proposes a new approach for high-resolution airborne SAR data processing, which uses a modified chirp scaling algorithm to accommodate the correction of motion errors, as well as the variations of the Doppler centroid in range and azimuth. By introducing a cubic phase term in the chirp scaling phase, data acquired with a squint angle up to 30° can be processed with no degradation of the impulse response function. The proposed approach is computationally very efficient, since it accommodates the variations of Doppler centroid without using block processing. Furthermore, a motion error extraction algorithm can be incorporated into the proposed approach by means of subaperture processing in azimuth. The new approach, denoted as extended chirp scaling, is considered to be a generalized algorithm suitable for the high-resolution processing of most airborne SAR systems