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．     

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。     

基于二维稀疏采样的HRRP合成及ISAR成像方法

在分析传统的线性调频(LFM)信号体制ISAR高分辨距离像(HRRP)合成及二维成像原理的基础上,结合压缩感知理论,提出了一种基于二维稀疏采样的高分辨距离像合成及ISAR成像方法。该方法对经过二维稀疏采样后的ISAR回波信号进行二维重构处理,在大幅降低LFM信号采样率、减少子脉冲个数的前提下,获得高质量的HRRP和二维ISAR像;为缓解数字信号处理机的采样负担、降低已方雷达信号的被截获概率奠定了基础。仿真实验证明了该方法的有效性和可行性,同时观察了其鲁棒性。     

一种新的频域带宽合成的斜视高分辨SAR成像方法

针对步进频信号带宽合成存在相位跃变的问题,提出一种新的频域带宽合成方法.由于雷达与目标相对运动是导致合成频谱相位跃变的主要原因,因此,该方法根据雷达与目标相对运动的斜距形式对各个子脉冲引入的相位误差进行补偿.文中采用了改进的步进频数据处理方法,首先对子频带进行脉冲压缩,然后进行带宽合成、二次距离压缩及徙动校正,从而避免了子频带进行徙动校正后对带宽合成的影响.在完成带宽合成后,采用调频变标(Chirp Scaling,CS)算法得到了斜视二维高分辨合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像.为了证明该方法的有效性,给出了仿真及实测数据的处理结果.由理论仿真与实测数据的对比分析可知,该方法有效地实现了窄带步进频信号合成宽带信号.     

调频连续波(FMCW)聚束式SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波表现形式,对基于调频连续波的聚束式SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而影响方位聚焦．对于方位频谱混叠的问题,采用方位预滤波处理,通过插值实现采样率的提高,由于预滤波可以实现方位的块压缩,实际中的方位向点数并没有明显增加,最后基于FS算法完成残余聚焦,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性．另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,分析了其对成像造成的影响,并给出了相应的补偿方法．     

星载多发多收SAR多维编码波形设计与分析

多发多收合成孔径雷达(MIMO SAR)解决了传统SAR存在的高分宽幅矛盾。为提高MIMO SAR对通道之间干扰能量的抑制能力,采用多维波形编码技术进行系统设计,并研究了MIMO SAR的波形设计问题。针对两种新型信号形式:正负线调频信号及正交频分复用调制线调频信号,与短时移正交信号(STSO)进行对比分析及成像实验验证。根据MIMO SAR多个孔径同时发射信号、多个孔径同时接收回波的特点,结合多维波形编码技术进行回波处理。在俯仰维,利用数字波束合成技术进行多个子测绘带的划分,实现大测绘带成像;在方位维,利用多通道重构算法将周期非均匀采样的回波恢复为均匀采样,实现高分辨率成像,在此基础上开展新体制SAR发射信号的设计与成像实验验证。实验结果表明,较之其他两种信号,STSO信号的峰值旁瓣比、积分旁瓣比及分辨率等性能最优,对模糊能量抑制更为彻底,在MIMO SAR中性能良好,与传统SAR的性能近似。STSO在MIMO SAR体制中具有良好聚焦性能,且各项成像指标良好,在一定程度可降低系统设计的复杂度。     

星载SAR LFM信号在轨相位预失真补偿方法

由于空间环境下星载合成孔径雷达(SAR)系统相位误差会发生漂移,影响线性调频(LFM)信号的脉冲压缩性能,因此本文提出一种基于多项式拟合的在轨相位预失真补偿方法.通过在轨定标可获得系统相位误差,在地面对其进行多项式拟合得到相位补偿参数,上注相位补偿参数,在轨运算生成具有补偿相位的线性调频信号.给出了该方法的理论依据和实现流程,分析了星上硬件资源需求和优缺点.通过相位预失真补偿仿真和真实系统试验,并与其它方法结果进行比较,证明该方法可以有效地改善线性调频信号的脉冲压缩性能.     

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.     

利用SPECAN算法的聚束SAR成像处理

讨论了距离向去调频聚束模式SAR信号的回波模型及特点,通过对聚束SAR信号的时、频域关系的分析,给出了适合去调频后的聚束SAR数据的成像算法。该算法结合了SPECAN算法高效和标准条带成像算法精确的优点,首先采用SPECAN算法对原始数据距离向去斜,其次采用距离-多普勒算法实现方位精确聚焦,与传统的距离-多普勒算法相比,成倍地降低处理的数据量,从而可实现聚束SAR的实时成像处理。对Ku波段实际飞行数据采用该算法压缩得到高分辨率的图像,验证了理论分析的正确性和所用方法的可行性。     

地球同步轨道SAR凝视成像变脉冲重复频率技术

实现对特定区域凝视观测成像是地球同步轨道SAR（GEO SAR）非常重要的应用。针对地球同步轨道SAR凝视观测回波大距离徙动造成信号接收窗口难以选择的问题,提出了一种地球同步轨道SAR凝视成像变脉冲重复频率（PRF）设计方法。给出了变PRF设计的准则,详细推导了周期性变PRF过程中脉冲丢失的位置,分析对成像质量的影响,采用后向投影算法对方位非均匀采样信号进行成像聚焦。最后仿真验证变PRF设计的有效性。     

正交双通道相位检波器幅相不平衡对脉冲压缩系统性能的影响

分析了正交双通道幅相不平衡对脉冲压缩系统性能的影响。基于线性调频信号、正切调频信号对脉冲压缩系统进行了仿真,并分析得到了有意义的结果。     

非均匀采样SAR信号的不模糊重构与成像

SAR信号的非均匀采样给信号频谱带来噪声,产生频谱混叠,降低成像质量;在宽幅SAR成像系统中,为了得到高分辨率成像,方位向使用多通道接收技术,会带来非均匀采样问题。该文详细分析了非均匀采样SAR信号的频谱模糊,利用周期性时间偏移频谱重构方法重建信号频谱;依据多通道SAR信号与单通道SAR信号的不同与相关性,使用CS算法完成了多通道SAR信号的成像。仿真试验证明了理论分析的正确性。     

一种机载MIMO雷达地面运动目标成像方法

针对传统机载合成孔径雷达（SAR）对地面非合作运动目标成像中存在的运动补偿难题,通过空间并行采样获取目标散射信息,提出了一种机载MIMO雷达的高分辨成像方法.与机载SAR不同在于该成像方法采用单次快拍的方式,从而可避免对非合作运动目标进行运动补偿.同时采用单次快拍成像方法可避免传统SAR方位向上长时间多脉冲采样积累,提高了信息获取的实时性.仿真结果证实了所提出方法的可行性.     

利用压缩感知的短孔径高分辨ISAR成像方法

压缩感知理论揭示：对于稀疏信号可以利用非常有限的观测数据对信号本身进行精确恢复．基于此思路提出了一种利用短孔径有限数据实现高分辨逆合成孔径雷达成像的新方法,将逆合成孔径雷达成像转换为利用正交基重构稀疏信号的问题,然后利用压缩感知对目标像高分辨优化重建．同时,根据压缩感知理论对新成像方法的分辨率理论上界进行了推导．对舰船和机动飞机的实测数据的处理结果验证了新方法的有效性和稳健性．     

非线性调频中频回波预处理的实现方法

基于常规雷达回波特征识别对回波信号质量有较高的要求，针对非线性调频脉冲压缩体制雷达，提出了一种非线性调频中频回波预处理的方法，离线实现了单通道中频正交采样、非线性调频脉冲压缩和Hilbert滤波处理．仿真结果表明，通过此方法获得的1、Q相参视频为提取识别特征奠定了较好的基础．     

正切调频信号分辨率的分析

由于正切调频信号能很好地解决主瓣宽度与旁瓣电平高的矛盾，目前在脉冲压缩雷达中获得广泛的应用，用模糊函数对正切调频信号进行分析，研究了正切调频信号参数的变化对距离分辨率和速度分辨率的影响。     

基于Pei采样型DFRFT算法的线性调频脉冲压缩

基于Pei采样型DFRFT算法,提出了一种线性调频脉冲压缩新方法。该方法通过补零延拓从而将线性调频脉冲的时延估计问题转化为中心频率估计问题,再利用分数阶傅里叶变换对线性调频信号的能量聚集性实现与传统线性调频脉冲压缩性能相近的效果。在此基础上,导出了其离散距离估计式的解析表达,并分析了其离散精度以及多普勒频移的影响。该方法具有较强的抗多普勒频移能力,并在保证测距精度条件下大大降低了运算量。仿真结果证明了理论推导的正确性。     

随机噪声SAR的相干斑分析

针对不同信号对相干斑的影响,探讨了随机噪声(RN)SAR的相干斑.由于随机噪声信号的非周期性,从物理角度解释了随机噪声SAR的相干斑弱于通常的线性调频信号SAR的相干斑,然后利用拖尾Rayleigh分布,采用标准差和等效视数(ENL)指标对两幅SAR幅度图像的相干斑进行了评价.通过对同一场景的随机噪声SAR幅度图像和线性调频SAR幅度图像相干斑进行仿真分析,结果表明随机噪声SAR的相干斑弱于线性调频SAR的相干斑.     

利用时间-调频率分布特性的复杂运动目标ISAR成像研究

针对海面舰船目标的复杂运动所引起的调频率的变化并导致方位聚焦质量下降的问题,提出了一种新的基于TC-DechirpClean(时间-调频率平面的解调频Clean搜索方法)的瞬时成像方法,在方位信号的时间-调频率平面内,利用信号散射点调频率变化率的一维搜索方法得到信号的调频率的变化率和调频率值,同时,在补偿高次相位后做FFT变换,根据幅度最大的位置来确定信号的中心频率和幅度信息,重构有用的回波信号,最终对目标进行ISAR成像．实测数据成像结果证明了该方法能有效地解决调频率的变化所造成的方位聚焦质量下降的问题．     

相控阵雷达的线性调频步进ISAR成像分析

宽带相控阵雷达是一种新型的成像雷达,在目标识别方面呈现着重要的作用,但相控阵雷达天线对雷达信号瞬时宽带存在约束,为了得到高分辨的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)图像,选取线性调频步进信号作为发射信号,等效合成大带宽雷达回波信号.文章分析了相控阵雷达不能发射或接收宽带信号的原因,计算了瞬时带宽的取值范围,对线性调频步进ISAR信号特性及合成距离包络法的工作原理进行了分析,探讨了线性调频步进信号ISAR处理方法.最后展示了目前的研究成果,基于实测数据的理论距离分辨力为0.25 m的相控阵雷达的线性调频步进ISAR舰船目标图像.