超宽带SAR改进平面子孔径成像算法

本文提出了一种用于机载叶簇穿透(FOPEN)超宽带合成孔径雷达(UWB-SAR)的改进平面子孔径处理(PSAP)成像算法。分析了适用于UWB—SAR的PSAP算法的推导过程,提出了一种新的梯形(keystone)变换,结合本文提出的用线性调频z变换(CZT)和傅立叶反变换(IFFT)实现梯度变换和极坐标的变换中的插值运算,大大降低了插值运算所需的运算量,提高了成像质量。分析了子孔径划分的条件。通过计算机仿真,验证了算法的有效性。     

基于FPGA的星载SAR成像信号处理技术

通过现场可编程门阵列(FPGA)设计并实现星载合成孔径雷达(SAR)成像处理,能够完成对多种模式星载SAR回波数据的高速处理。该文搭建的成像处理系统以子孔径极坐标格式算法(PFA)为核心,首先,在精确的多普勒中心频率估计基础上,采用基于尺度变换原理的距离向处理(PCS)与方位向高精度sinc插值级联的算法处理流程实现子孔径数据域重采样,极大地提升了处理精度与运算效率;然后,对各子孔径图像进行辐射校正消除扇贝效应,并采用加权平均算法获得了全孔径拼接图像;最后,基于Sentinel-1卫星实测数据对本系统进行了验证和分析,在系统工作频率200 MHz情况下,能够在5.92 s内实现8 192×8 192像素点的32位单精度浮点成像处理,实测数据成像结果验证了该系统的有效性,从而为实时处理奠定了技术基础。     

基于改进sinc插值的变PRF采样聚束SAR成像

该文针对周期性变PRF采样高分辨率聚束模式合成孔径雷达(SAR)提出了一种改进的两步成像算法。变脉冲重复频率(PRF)设计可解决固定盲区等问题,是解决星载SAR高分宽幅矛盾的一种有效手段,但变PRF采样会引起频谱混叠和虚假目标等问题。该文从离散非均匀傅里叶变换原理出发,推导改进sinc插值核函数并建立了时域-时域的回波重建方法,将变PRF采样回波重构为均匀采样回波。此外将改进sinc插值与两步式成像算法结合,据此发展出针对非均匀采样回波的改进两步式聚束SAR成像算法,拓展了传统两步式成像算法的使用范围。仿真数据和实际数据处理结果验证了成像算法的有效性和精确性,并且改进sinc插值具备更高的计算效率。      

聚束SAR成像算法中的几种插值方法比较

在高分辨的聚束SAR信号处理中,距离徙动校正是成像的关键步骤.聚束SAR成像算法中通常用插值(或类插值)来完成距离徙动校正.对极坐标算法、距离徙动算法和Chirp Scaling(CS)算法中,常用的截断sinc插值法、FFT补零插值法和线性相位相乘的插值方法进行了研究,推导了各自的插值过程,分析了每种算法的插值精度,比较了它们的运算量.结合计算机仿真结果,得出结论截断sinc插值法运算量最小,适用范围广,但精度较差;FFT补零插值法,适用范围广,精度高,但运算量最大;线性相位相乘法精度高,运算量居中,但适用范围小.     

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。      

一种基于SCFT算法的距离向多孔径SAR成像算法

距离向多孔径SAR模式是一种高分辨率的宽测绘带成像模式。反解运算和成像处理是距离向多孔径成像算法的两个部分,两者合理配合使用是实现多孔径模式高精度成像的关键。该文给出了一种采用变尺度傅里叶变换( SCaled FT, SCFT,)算法来实现成像处理并与反解运算结合的多孔径成像算法。与已有的处理算法比较,该算法在不显著增加计算复杂度的条件下可获得较高的成像质量。文中最后给出了仿真结果。     

聚束SAR成像算法中的几种插值方法比较

在高分辨的聚束SAR信号处理中,距离徙动校正是成像的关键步骤.聚束SAR成像算法中通常用插值(或类插值)来完成距离徙动校正.对极坐标算法、距离徙动算法和Chirp Scaling(CS)算法中,常用的截断sinc插值法、FFT补零插值法和线性相位相乘的插值方法进行了研究,推导了各自的插值过程,分析了每种算法的插值精度,比较了它们的运算量.结合计算机仿真结果,得出结论:截断sinc插值法运算量最小,适用范围广,但精度较差;FFT补零插值法,适用范围广,精度高,但运算量最大;线性相位相乘法精度高,运算量居中,但适用范围小.     

机载斜视聚束合成孔径雷达快速成像算法

极坐标格式算法(PFA)是传统聚束SAR的经典成像算法,但用于斜视聚束成像存在二维频域插值计算量巨大、插值精度受插值核函数长度制约以及最终图像旋转带来成像质量下降等问题。针对上述问题,文中提出一种基于尺度变化的快速PFA算法,不仅能避免斜视成像后的图像旋转操作,还具有计算效率高的优势。快速PFA算法只需要FFT和复乘运算即可完成,与直接插值PFA算法相比计算量降低到原来的30%~50%。仿真实验验证了文中方法的有效性。     

用LH9124开发通用FFT模板及其在SAR实时成像处理中的应用

新一代高分辨率、远作用距离机载合成孔径雷达(SAR)成像侦察系统中,作为实时成像处理器核心运算部件的高速DSP模板的研制是最为关键的一环,其他关键技术的方案和实现在很大程度上由它来决定.在SAR成像中所使用的时域-频域快速相干算法以FFT为时频变换工具,SHARP公司的DSP专用芯片LH9124及其配套芯片LH9320可以完成相应的高速FFT运算.本文介绍了采用LH9124/LH9320实现DSP运算的几种方案及F9124通用FFT模板的研制,主要用于完成SAR实时成像处理器方位多视处理过程的运算,通过合理配置可适用于其它需要高速DSP运算的场合.本文还概述了如何将LH9124/LH9320与TMS320系列DSP器件配合使用完成SAR实时臧像方位处理的方案.     

星载SAR 收发通道相位稳定性测试方法研究

星载合成孔径雷达(SAR)系统需要对收发通道相位稳定性进行测试,以评估系统成像性能。该文基于少量设备,结合FFT 变换、匹配滤波和插值处理,给出了两种星载SAR 系统收发通道相位稳定性测试方法,以实现SAR 收发通道相位稳定性高精度测试,并对两种方法的测试结果进行比较。某型号星载SAR 模样机系统实际测试结果验证了上述方法的可行性和有效性。      

距离徙动校正和斜地变换的实时算法研究

距离徙动校正插值处理是距离多普勒域(RD)算法的重要步骤,图像校正中的斜地变换也需要插值处理,插值处理会对图像引入插值误差。该文分析了距离徙动校正和斜地变换的原理,推导出一种把两种处理结合实现的方法,该方法通过一次插值处理完成距离徙动校正和斜地变换。与传统的实现方法相比,该方法减少了图像中由于插值处理引入的误差,提高了图像处理的精度,并且很大程度上减少了运算量。采用机载SAR原始数据验证了该算法的有效性。该算法对于高分辨率SAR的大量数据的实时成像处理,具有较大的应用价值。     

基于GPS信号的双基SAR数值距离徙动成像算法

非对称星-机双基SAR成像算法研究是双基SAR研究的难点问题之一。该文针对以GPS卫星为照射源的连续波星-机双基SAR,提出一种基于数值计算的快速双基距离徙动成像算法(RMA)。此方法利用瞬时多普勒频率法得到系统回波信号精确的2维频域解析式,并用数值方法得到RMA算法所用的匹配函数和插值函数。此算法既有RMA算法速度快,精度高的特点,又有后向投影(BP)算法适用范围广的特点。     

基于尺度变换原理的SAR波数域成像算法

距离徙动算法(RMA)作为一种合成孔径雷达(SAR)频域成像算法,理论上能够达到最优性能。然而,该算法采用逐像素点卷积运算实现Stolt映射,其计算效率无法满足SAR大数据量处理需求。据此,该文提出基于尺度变换原理(PCS)的RMA成像算法。首先,将SAR回波数据沿距离向进行划分,利用子带参考距离处2阶距离方位耦合项与高阶项对子带信号进行补偿;然后,转化非线性Stolt映射为线性形式;最后,利用PCS原理实现Stolt插值,以实现高效率的数据重采样。所提PCS-RMA算法仅利用快速傅里叶变换和复矢量相乘操作即可实现改进型Stolt映射,兼具良好的聚焦性能与较高的计算效率。基于多组仿真数据与X波段1.2 GHz带宽的机载SAR实测数据处理结果,验证了所提算法的有效性,同时该算法可进一步应用于弹载/星载/无人机载SAR数据的快速成像处理。      

发射机固定的斜视双基地SAR的NLCS算法

针对发射机固定的斜视双基地SAR新成像雷达体制，建立了雷达信号的回波模型，推导了此模型下的非线性Chirp Scaling算法（NLCSA）。仿真证明，该算法可对双基地SAR在较大的斜视角下，不进行插值操作而实现精确的距离徙动枝正，得到聚焦良好的SAR图像，其处理速度快，非常适合斜视双基地SAR的高速并行信号处理。     

Motion compensation using substrip PGA

MOtion COmpensation （MOCO） is an essential step in high resolution airborne Synthetic Aperture Radar （SAR） imaging.Generally,a reference altitude level is assumed and external Digital Elevation Model （DEM） is required for the scene topography heavily varied.To overcome the shortcoming,we propose a MOCO method based on Phase Gradient Autofocus （PGA） which can obtain well focused images without DEM.In the implementation,we first compensate the normal range-invariant term.Then the data are divided into strips in range-compressed domain and PGA is applied to each substrip to extract the phase errors.Finally,the phase error surface is obtained using interpolation and then compensated.Real airborne SAR data of a UAV-SAR system experiments and comparisons demonstrate the validity and effectiveness of the proposed algorithm.The results show that our algorithm is effective.     

一种应用于斜视聚束模式的改进极坐标格式成像算法

极坐标格式算法(Polar Format Algorithm, PFA)通常应用于正侧视聚束SAR成像,当PFA应用斜视聚束时,传统沿视线插值(Line Of Sight Interpolation, LOSI)PFA方法会导致方位频谱非等间隔采样。该文针对上述问题提出一种新的方位频谱插值方法,根据斜视聚束的几何模型可以得到方位频谱精确的插值形式,从而实现对方位频谱等间隔重采样。在获得了均匀的频谱后进行2维逆傅里叶变换,便可以得到大范围的斜视聚束场景。为了验证该文算法的有效性,进行了实验仿真及实测数据验证,该方法与传统插值的方法进行比较,能够增大斜视聚束场景范围。     

PFA算法与RMA算法成像机理的比较

在ＳＰＯＴＬＩＧＨＴＳＡＲ的各种成像算法中,聚焦的准确性是影响ＳＡＲ成像质量的关键所在。在建立ＳＰＯＴＬＩＧＨＴＳＡＲ数据搜集及成像处理的数学模型基础上,比较了两种ＳＰＯＴＬＩＧＨＴＳＡＲ成像算法ＰＦＡ和ＲＭＡ的性能,并通过计算机仿真进行了分析和比较。     

合成孔径雷达成像处理的并行实现方法

本文提出了一种实现合成孔径雷达（SAR）成像处理的并行距离／多普勒算法，该算法能有效地提高SAR的成像处理速度，是实现SAR实时成像处理的有效途径，该算法尤其适合于超级并行机（MPP）及工作站和微机构成的群机系统进行并行计算。实验结果表明该并行算法能有效地减少SAR成像处理的运算时间。最后给出了原始数据的成像结果。     

合成孔径雷达信号恢复技术

为了得到高质量的合成孔径雷达(SAR)图像，常常需要对损失的SAR回波数据进行恢复。本文对此进行了研究，首先从SAR成像原理分析了恢复的可行性，然后通过真实的SAR回波数据验证了其可行性。文中提出了两种恢复算法：简单的插值运算和线性预测。仿真试验结果表明，恢复效果较好。