基于最小均方误差NUFFT的SAR成像算法

在合成孔径雷达成像算法中，距离徙动算法（RMA）在大面积成像以及低波段的情况下成像效果良好，尤其对超宽带雷达成像有较好效果。但是RMA需要精确的插值，这就会引起庞人的计算量。文中将非均匀快速傅里叶变换（NUFFT）应用到RMA成像算法中，用NUFFT来替换RMA中的Stolt插值和距离向的逆快速傅里叶变换，去除了Stolt插值而引起的巨大的计算量，仿真结果证明了该算法的有效性。     

大场景高分辨率星载聚束SAR修正ω-k算法

基于等效斜视模型,该文给出了一种大场景高分辨率星载聚束SAR修正ω-k算法。针对大场景高分辨率星载SAR精确成像的需要,利用等效速度沿距离向的变化规律,改进了经典ω-k算法中的Stolt插值变换,实现了考虑等效速度的距离空变性的精确距离徙动校正。基于改进的Stolt插值,推导得到了沿距离向的成像指标一致的修正ω-k成像算法。仿真结果验证了该文成像算法的有效性。     

并行机载双站斜视SAR ELBF-CS成像算法

论文建立了并行机载斜视双站SAR的结构模型和信号模型,用收发载机多普勒贡献比为加权系数推导了点目标回波的扩展Loffeld频谱公式(ELBF)。在二维频域内补偿双站扭曲项,然后对剩余相位项做Taylor展开,利用Chirp Scaling(CS)方法,推导了并行机载双站斜视SAR的ELBF-CS成像算法。双站结构参数及双站扭曲项的距离向空变性用回波数据的距离向分块处理,推导了数据分块条件,由此可以实现宽场景成像。算法基于更精确的ELBF,并用CS方法校正点目标距离徙动,处理流程更简单,成像效率更高,仿真验证了本文算法处理并行机载双站斜视SAR数据的有效性。     

一种基于FrFT的波数域SAR成像算法

针对波数域算法运算量较大的问题,文中提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FrFT)的波数域SAR成像算法.该算法通过剩余相位补偿和FrFT取代Stolt插值完成了距离徒动校正和IFT变换,大大降低了算法的计算复杂度;另一方面在方位向完成了剩余方位压缩和IFT变换,实现高分辨率高精度成像的目的.仿真结果表明,该算法计算简单快速,并且成像精度优于传统的波数域算法.     

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。     

结合MWD算法的低频UWB SAR运动补偿

 波数域(WD)算法具有精确的去耦合能力,适用于大波束角低频超宽带合成孔径雷达(UWB SAR).但传统WD算法不易和运动补偿相结合,限制了该算法的应用.尤其是在无传感器数据可利用的情况下,要获得高质量机载低频UWB SAR实测图像十分困难.本文提出了一种改进WD(MWD)算法,MWD算法通过采用修正Stolt映射,实现了基于回波数据的运动参数估计和精确运动补偿.此外,文中还根据MWD算法特点,对传统运动补偿方法进行改进,提高了MWD算法对实测低频UWB SAR数据的聚焦性能.仿真实验和实测数据成像实验验证了所提方法的有效性.     

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。     

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。      

超高分辨大测绘带星载MIMO-SAR成像

星载多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)可以解决方位向高分辨和大测绘带之间的矛盾.为了在扩大测绘带宽度的基础上进一步实现距离向超高分辨,首先选用正交频分线性调频信号( OFD-LFM)作为发射信号形式,对MIMO-SAR的发射体制进行了初步设计;然后针对大带宽、宽测绘带对成像算法的限制,选用精确度高的距离徙动算法(RMA)对回波数据进行处理,给出了结合空频域带宽合成的RMA成像流程,相比时域带宽合成方法,在确保成像精确性的同时,文中的成像流程计算步骤更少,运算量更低,大大提高了计算效率.     

基于FPGA的微型SAR成像信号处理技术

微型SAR(MiniSAR)成像处理系统通过现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)设计并实现。该系统中成像处理流程以极坐标格式算法(Polar Format Algorithm, PFA)为基础,首先对回波数据进行参考距离补偿,再采用尺度变换原理(Principle of Chirp Scaling, PCS)代替插值过程实现距离向的重采样,能够在提升算法精度的同时,提高运算效率;方位向处理采用高精度的Sinc插值方法,流水线输出插值结果,运算效率进一步提高;最后,系统通过相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,PGA)算法实现残留相位误差的估计和补偿。基于Xilinx公司的Virtex7-XC7VX6907开发板对系统进行了成像处理和验证,系统工作频率为200MHz,在5.10s时间内实现8192×4096个采样点的32位单精度浮点成像处理。实测数据处理结果验证了系统的有效性。     

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。     

浅地层探地雷达合成孔径算法的研究

本文重点总结了目前常用的各种探地雷达合成孔径算法,针对这些算法应用到浅地层的情况进行了研究, 同时提出了一种修改的基于基尔霍夫偏移的合成孔径算法;通过对实测数据的处理,得出结论:基于微波全息成像的SAR 算法和基于Stolt偏移的SAR算法更适合应用到浅地层探地雷达;对于浅地层探地雷达合成孔径算法的研究有重要的指导 意义。     

一种高精度的毫米波稀疏平面阵列频域类成像算法

本文以手持式毫米波人体安检设备为研究背景,设计了一种工作于90~94GHz频段的稀疏十字阵列,并采用时域相关算法与改进距离徙动算法（Range Migration Algorithm,RMA）对目标进行成像.针对改进RMA算法在推导过程中存在球面波展开为平面波近似和复杂的插值问题,本文提出一种高精度的无需球面波展开和复杂插值运算的基于（Fast Fourier Transform,FFT）的成像算法,在实现过程中不会引入近似误差和插值误差.采用电磁仿真软件建立目标回波模型,进行测试分辨率和噪声鲁棒性的实验.系统方位分辨率达到5mm,满足系统设计指标要求,验证了所提算法的正确性.综合实验结果得出所提算法的计算效率优于时域相关算法并且噪声鲁棒性优于改进RMA算法,在手持式毫米波人体安检设备实时成像的应用中,所提算法的适用性更好.     

3-D radar imaging using range migration techniques

An imaging system with three-dimensional (3-D) capability can be implemented by using a stepped frequency radar which synthesizes a two-dimensional (2-D) planar aperture. A 3-D image can be formed by coherently integrating the backscatter data over the measured frequency band and the two spatial coordinates of the 2-D synthetic aperture. This paper presents a near-field 3-D synthetic aperture radar (SAR) imaging algorithm. This algorithm is an extension of the 2-D range migration algorithm (RMA). The presented formulation is justified by using the method of the stationary phase (MSP). Implementation aspects including the sampling criteria, resolutions, and computational complexity are assessed. The high computational efficiency and accurate image reconstruction of the algorithm are demonstrated both with numerical simulations and measurements using an outdoor linear SAR system     

基于边缘特征的SAR图像与光学图像的匹配

提出了一种新的基于边缘特征的合成孔径雷达(SAR)图像与光学图像相匹配的算法，可用于无人飞行器的导航。首先针对SAR图像低信噪比的特定情况，提出了一种简单实用的线状特征提取方法。而后在提取边缘的基础上，采用改进的具有强抗干扰能力和容错能力的Hausdorff距离作为相似性准则进行图像匹配。在搜索策略上．采用遗传算法来加快搜索的速度。实验结果表明，这种算法匹配精度高，计算速度快。     

Fast SAR Imaging Algorithm for FLGPR

A fast SAR imaging algorithm for nearfield subsurface forward-looking ground penetrating radar （FLGPR） is presented. By using nonstationary convolution filter, the refocused image spectrum can be reconstructed directly from the baekseattered signal spectrum of target area. The experimental results show the proposed method can fast achieve image refocusing. Also it has higher computational efficiency than the phase-shift migration approach and the delay-and-sum （DAS） approach.     

基于最优区域划分的子块快速因子分解后向投影算法

后向投影(Back Projection,BP)算法具有精确聚焦、完美运动补偿等优点,适合于机载超宽带合成孔径雷达(Ultra Wide Band Synthetic Aperture Radar,UWB SAR)成像,但是巨大的计算量限制了它的实际应用。子块快速因子分解后向投影算法(Sub-Image Fast Factorized Back Projection,SIFFBP)算法大幅度减小了BP算法的计算量,提高了BP算法的实用性。本文通过分析SIFFBP算法区域划分的约束条件,提出了一种基于最优区域划分的改进算法,解决了传统SIFFBP算法在小波束积累角时加速性能下降的问题。当波束积累角小于60度或成像区域长宽相差较大时,改进算法进一步减小了计算量。仿真和实测SAR数据的成像结果验证了改进算法的性能。     

波速误差对浅地层探地雷达SAR算法影响的研究

定性地研究了波速误差对基于Stolt偏移的SAR算法和基于微波全息成像的SAR算法产生的影响,给出波速误差对两种SAR算法方位分辨率影响的关系曲线,得出基于Stolt偏移的SAR算法对波速误差没有基于微波全息成像的SAR算法敏感;当波速小于真实值,两种算法都能得到更好的方位分辨率.并对这些结论进行了合理的物理解释.