高轨SAR曲线轨迹二维空间分辨率分析

提出了一种基于相位梯度分析的高轨 SAR 二维空间分辨率计算方法。高轨 SAR 中,卫星轨道是曲线轨迹且由于地球自转等因素的影响,卫星相对于点目标的运动轨迹没有显式表达式,且航迹速度在不同的卫星轨道位置差异很大,因此机载 SAR 和星载低轨 SAR 等直线匀速模式分辨率计算方法已不适用于高轨 SAR。本文提出了一种猜想并采用介值定理证明：在合成孔径时间内,存在一个等效航迹速度,使得理论方位分辨率位于一个范围之内,并计算得到了该方位分辨率范围。最后 BP 算法仿真实验验证了该方法的有效性。     

分布式小卫星SAR系统的模糊性分析

针对长基线情况下目标到主星的连线不可再近似为垂直于主星和小星的连线这一特点,提出一种分布式小卫星长基线情况下模糊度的计算方法．根据分布式小卫星的轨道信息以及主星、小卫星和目标的坐标关系,按照卫星的实际轨道计算出了模糊点的精确坐标,进而推导出计算主星和小卫星距离模糊度和方位模糊度的表达式,并由此对Cartwheel编队构型和Pendulum编队构型SAR系统的模糊性进行了分析．通过分析可以直观的看出随着主星到小卫星距离的减小,小卫星的距离模糊性更加接近主星SAR系统,方位模糊性基本不变．     

弹载SAR下降段成像算法研究

弹载SAR下降段成像中,弹体较大的下降速度和加速度将导致SAR回波信号的多普勒调频率沿方位向变化,影响方位聚焦.针对该问题,提出了一种利用方位非线性变标(NLCS)的弹载SAR下降段成像算法.该算法在距离徙动校正和距离压缩处理之后,通过引入方位非线性变标操作,补偿变化的多普勒调频率,并校正图像方位畸变,从而改善了方位聚焦深度和聚焦质量.数据仿真结果验证了算法的有效性.     

一种并行的SAR图像边缘检测方法

提出了一种并行的SAR图像边缘检测方法,该方法根据SAR图像的特点,对图像中的每一点都计算相应的3个信息测度特征,并组成特征向量对SAR图像进行边缘检测,这样计算量较大,但由于采用并行计算,因此速度较快.实验结果证明该方法能取得较好的边缘检测效果,且速度较快.     

一种改进匹配滤波器组的方位向速度估计方法

高径向速度目标常会引起严重的距离走动,对方位向速度的估计造成较大的影响．针对此问题,提出了一种新的方位向速度估计方法．该方法分析了运动目标在不同域中的信号形式,并发现在二维频域中动目标的方位调制和距离走动体现在同一指数项中,利用该特点在二维频域构造匹配滤波器组估计方位向速度．相比于传统方法,本方法可使方位向速度估计独立于径向速度,并规避了距离走动对方位向速度估计的影响．本方法均适用于机载和星载SAR系统．仿真和实测数据验证了本方法的有效性和稳健性．     

一种精确的前斜视SAR方位高分辨分析方法

基于前斜视SAR的运动特点和波束在场景平面上的扫描规律，建立了点目标与天线相位中心的瞬时斜距模型，提出了一种新的关于前斜SAR方位向高分辨特征分析的方法，通过对前斜视SAR合成孔径长度及方位分辨特性的研究，给出了合成孔径长度与方位分辨率近似公式的使用条件并作为前斜视SAR较为精确地成像与合理简化数据处理的基本依据．     

分布式GEO SAR:编队构型设计及性能分析

地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)具有短重访周期、大覆盖范围的优势,在防灾减灾方面具有重大潜力.本文提出包含远近编队的伴随分布式GEO SAR系统,在单星GEO SAR基础上,通过增加仅接收信号的从星伴随飞行,形成多个相位中心,具有功能丰富、成本低的优点;但不同功能对编队的空间基线要求不同.本文针对近距编队构型,提出基于坐标旋转的相对运动方程修正方法,可获得地球自转影响下空间基线解析计算方法;进一步提出基于半长轴修正的线性时变基线设计方法,可应用于SAR层析任务.针对远距编队,提出全局可测约束下最小定位精度系数准则,可实现具有最佳视角组合的远距编队设计,实现三维形变反演任务.最后,仿真并分析了伴随分布式GEO SAR编队各功能的系统性能,包括基线的日变化、高度向分辨率和典型观测区域的三维形变反演精度等.     

一种基于非均匀波束扫描的机载TOPS模式性能分析

TOPS(terrain observation by progressive scans)模式通过控制波束以均匀角速度进行扫描实现对方位向大场景的快速覆盖,当扫描角度很大时,场景中目标方位向理论分辨率随扫描角度的变化就不能忽略.为此,针对机载调频连续波SAR系统,分析了TOPS模式工作在大扫描角时目标方位回波的多普勒特性,提出了一种非匀速扫描的TOPS模式波束扫描方案.通过实时调整波束扫描角速度,使场景中方位向不同位置的点目标具有相同的方位向理论分辨率.仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

一种宽幅星载TOPSAR数据高效成像算法

得益于天线波束方位向扫描技术,星载合成孔径雷达(SAR)能够在渐进扫描模式(TOPS)下实现宽测绘带观测.在TOPS模式下,SAR波束沿着方位向进行逆时针反复扫描,并在距离向上进行多次切换,从而获取多个图像切片(burst).为了获得均匀采样的完整成像结果,通常需要对各burst进行重采样,但这会增加额外的计算量,降低处理效率.本文提出了一种宽幅星载TOPSAR数据高效成像算法.首先,在去斜率操作中引入一种新的插值方法,可以灵活地调整最终图像的方位采样间隔,方便进行图像拼接.该方法避免了在聚焦处理前的补零操作,从而降低计算量.在此基础上,本文结合TOPS模式多burst的特点,设计了一种GPU并行处理架构,成倍地提高数据处理效率.最后,根据仿真数据进行了实验,验证了该成像算法的有效性和高效性.     

VHF波段星载SAR系统电离层效应仿真研究

为研究VHF波段星载合成孔径雷达(SAR)系统,分析了雷达中心频率、信号带宽、电离层总电子含量(TEC)以及闪烁强度等因素对于VHF波段星载SAR成像的影响,并进行了仿真研究.仿真结果表明,在空间电离层中传播时,VHF波段星载SAR的距离向分辨率与雷达中心频率、信号带宽以及传播路径上的电离层TEC大小密切相关,同时由于时延的影响,还会导致SAR距离向图像发生移位,造成定位精度下降;方位向分辨率受闪烁效应影响严重,当处于弱闪烁或中等闪烁时,旁瓣抬升明显,且产生微小的移位,当处于强闪烁时,方位向分辨率明显降低,甚至无法成像.     

Design method for bandwidth and synthetic aperture time in GEOSAR

The complex relative motions between the Radar platform and the targets are more complex in geosynchronous Synthetic aperture radar (GEO SAR). The assumption that range and azimuth are uncoupled in Low-Earth-Orbit SAR does not hold in GEO SAR. The common calculation method for bandwidth and synthetic aperture time cannot be used in GEO SAR. In this paper, a method suit able for GEO SAR is proposed to design imaging parameters including the bandwidth and synthetic aperture time. First, a resolution analysis method with analytical expression is deduced based on geometrical mapping, and then based this expression, the bandwidth and the synthetic aperture time are optimized to meet the resolution's needs on value and shape (close to a circle). Finally, a design example in a GEO ellipse orbit is given, and the resolution analysis result corresponds to the image obtained by the Back Projection (BP) method. The designed bandwidth and synthetic aperture time are also provided. Simulation results validate the effectiveness of the proposed method in the GEO SAR system design.     

New Regional Satellite Scheme Positioning Constellation Discussion

The characteristics of present “Beidou” satellite positioning system are analyzed. In order to perfect our country regional satellite positioning system, the idea of “Beidou” geosychronous earth orbit （GEO） satellites combined with some middle earth orbit （MEO） satellites constellation is put forward. The details of general satellite constellation optimized method are described, using this method the multiple positioning constellation design results are gained. And those results belong to two type of sehems, one is 2 GEO plus some MEO satellites and the other is 3 GEO plus some MEO satellites. Through simulation and comparison, among those multiple design results, final optimized regional positioning constellation is given. In order to check the chosen constellation cover performance, the position dilution of preeision（PDOP） is calculated, and with ,satellite constellation simulation software Satlab many coverage performances of the chosen constellation substellar point track, elevation, azimuth and visible satellites number changing situation are also simulated.     

New Regional Satellite Positioning Constellation Scheme Discussion

The characteristics of present “Beidou” satellite positioning system are analyzed. In order to perfect our country regional satellite positioning system, the idea of “Beidou” geosychronous earth orbit (GEO) satellites combined with some middle earth orbit (MEO) satellites constellation is put forward. The details of general satellite constellation optimized method are described, using this method the multiple positioning constellation design results are gained. And those results belong to two type of schems, one is 2 GEO plus some MEO satellites and the other is 3 GEO plus some MEO satellites. Through simulation and comparison, among those multiple design results, final optimized regional positioning constellation is given. In order to check the chosen constellation cover performance, the position dilution of precision(PDOP) is calculated, and with satellite constellation simulation software Satlab many coverage performances of the chosen constellation substellar point track, elevation, azimuth and visible satellites number changing situation are also simulated.     

脉内聚束SAR方位高分辨率宽测绘带成像

针对星载合成孔径雷达(SAR)方位高分辨与宽测绘带之间的矛盾,提出脉内聚束SAR模式实现高分辨宽测绘带成像．建立了脉内聚束SAR模型,分析了脉内聚束SAR回波信号特性,得出脉内扫描技术会导致不同方位子场景上散射点相互叠加引起距离模糊的结论．针对该距离模糊,利用俯仰维多孔径进行空域滤波解模糊;并分析了地形起伏对成像结果的影响．脉内聚束SAR利用脉内扫描获得更长的合成孔径,以此实现高的方位分辨率; 同时在采用低脉冲重复频率的情况下,获得宽测绘带,从而实现了高分辨宽测绘带成像．仿真实验结果验证了该方法的有效性．     

单脉冲三坐标雷达的航迹欺骗研究

针对单脉冲三坐标雷达航迹欺骗干扰,在研究两坐标雷达航迹欺骗的基础上,通过对单脉冲三坐标雷达进行航迹欺骗时距离欺骗时延、方位角欺骗时延、仰角欺骗时延的原理分析,给出了欺骗时延计算公式,设置了干扰机和假目标的位置参数、速度参数,最后应用Matlab软件对干扰机和假目标航迹进行了仿真.仿真结果表明:该方法能够对单脉冲三坐标雷达实现距离、方位、高度的欺骗,对单脉冲三坐标雷达的航迹欺骗具有一定应用参考价值.     

一种时域去走动的四阶模型SAR成像方法

针对大斜视SAR回波耦合性强问题,从提高斜距模型近似精度和距离徙动校正精度两方面对SAR成像进行了研究,推导了一种四阶SAR成像算法模型。首先为了提高模型近似度,将斜距展开到四次项,然后为了将距离向和方位向进行初步解耦,在时域进行走动补偿,通过级数反演法将信号转到二维频域进行距离弯曲校正,方位匹配滤波后得到聚焦后的SAR图像。该方法流程简单,便于实时处理。仿真结果表明,该方法具有较强斜视处理能力,取得了较高的成像分辨率。     

星载多通道SAR的模糊特性研究

为解决星载SAR的高分辨率和宽测绘带之间存在的矛盾,引入了多通道模式．基于多通道SAR的工作原理,深入分析了多通道SAR模糊信号的来源;从子带滤波和多通道重构的角度,提出多通道SAR的方位模糊计算方法,最后给出了仿真实例．仿真结果表明,该方法能够有效应用于星载多通道SAR设计中,指导选择合适的脉冲重复频率,以降低方位模糊和距离模糊．     

运动测量误差对带状SAR成像影响的定量分析

定量分析运动测量误差对成像的影响是实际机载SAR系统设计中的重要问题。本导出了沿方位向及瞄准线同时存在恒定位置误差和恒定速度误差,以及同时存在恒定位置误差、恒定速度误差及恒定加速度两种情况下,SAR回波信号压缩波形主瓣偏移、二次相位误差、三次相位误差及四次相位误差的解析式。对4个点目标得到的方位像仿真结果和利用中解析式计算结果一致,证明了推导的正确性。     

基于GPS信号的双基地SAR成像方法研究

对基于导航信号的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）成像方法进行了研究,主要是在星载一机载双基地配置情况下,利用GPS（global positioning system）卫星信号作为照射源,机载接收机接收点目标回波,通过距离向和方位向的压缩处理进行点目标成像。不同于线性调频信号,导航信号是扩频信号。研究了该信号的距离压缩方法,并给出一种方位压缩的实用方法,较好地达到方位压缩效果：利用Matlab工具进行了多点目标回波和成像算法的仿真。仿真结果表明：利用导航信号可以构成双基地SAR成像系统。     

斜视圆迹环扫SAR模式特性分析及成像方法简

Circular scanning SAR(CSSAR) is a new mode for fast large area SAR imaging by increasing the azimuth scanning speed. The squint CSSAR possesses the advantages that the side-looking CSSAR does not have due to its unique observing direction. However, the available signal characteristic analysis and imaging method for side-looking CSSAR become questionable when applied to the squint CSSAR. This paper establishes the echo range model and analyzes several parameters such as azimuth scanning speed, Doppler characteristics and azimuth resolution according to the moving feature of squint CSSAR. Furthermore, the internal relationship between the squint CSSAR and the classical stripmap mode is revealed. The range approximation model as well as the corresponding imaging method is analyzed. Computer simulation results validate the conclusions and the imaging method.