匀速运动目标的聚束SAR成像特征分析

运动目标的合成孔径雷达(SAR)成像特征是SAR/GMTI系统中进行运动目标检测和成像的基础.以往研究都是在两维可分离条带SAR成像算法条件下讨论目标运动对成像的影响,而很少考虑高分辨聚束SAR成像算法处理后运动目标的成像特征.本文推导了两种典型高分辨聚束SAR成像算法(RMA和PFA)处理后的动目标误差谱表达式,并在此基础上从目标几何定位误差、残留距离徙动和散焦等方面给出了完整的聚束SAR运动目标响应特征分析.最后通过仿真数据处理验证了分析结果.     

基于数字聚束技术的双基SAR PFA波前弯曲补偿算法

双基合成孔径雷达（Synthetic aperture radar, SAR）极坐标格式算法（Polar format a lgorithm, PFA）是基于平 面波前假设建立的,在聚焦过程中会引入波前弯曲误差,使聚焦图像出现空变几何失真和散 焦现象。因此,实际应用双基PFA时其有效成像场景的大小通常受到一定限制。本文提出了 一种基于数字聚束技术的双基PFA波前弯曲误差补偿新方法。该方法首先利用数字聚束预滤 波处理将原始的宽波束划分成多个对应不同子场景的窄波束,然后依次对窄波束数据进行补 偿和成像,最后再通过子场景拼接恢复全场景图像。理论和仿真结果表明该方法能够有效地 补偿波前弯曲误差,扩大双基PFA的有效场景聚焦范围。     

适用于任意雷达航迹的双基PFA波前弯曲误差补偿

双基极坐标格式算法(Polar format algorithm,PFA)由于算法简洁、且能适用于任意双基配置,但跟单基PFA类似,双基PFA算法受波前弯曲误差影响,其有效成像场景范围受到一定限制.采用图像域的空变后滤波处理可以有效补偿波前弯曲误差,但该方法基于雷达平台线性运动假设,无法满足任意航迹条件下的波前弯曲误差补偿要求.本文提出了一种改进的空变后滤波处理方法,通过对相位历史域的波前弯曲误差函数作与双基PFA成像相同的极坐标格式转换处理,得到波前弯曲误差在两维空间频域的精确表示,从而构造了空变后滤波处理所需的滤波器.仿真结果表明该算法能够精确补偿雷达任意航迹条件下双基PFA波前弯曲误差,显著提高了双基PFA有效成像场景范围.本文算法在双基合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)大场景超高分辨率成像时具有很大的应用前景.     

带距离徙动校正的压缩感知PFA成像方法

目的 极坐标格式算法（PFA）是合成孔径雷达（SAR）聚束模式下的一种高分辨率成像算法,方位向增加孔径长度带来了数据存储和传输的负担,利用压缩感知进行合成孔径雷达成像可以减小采样率,以前的研究往往认为图像是2维可分离的而忽略距离徙动的影响,造成了图像质量的下降。提出一种在方位向利用压缩感知处理的PFA成像算法,可以校正距离徙动,保证压缩感知成像的图像分辨率。方法 在方位向进行压缩感知处理的过程时,采用了随距离空间频率变化的傅里叶基。结果 该方法可以有效代替PFA处理过程中的方位向插值,消除距离徙动的影响,保证距离向和方位向的分辨率。结论 仿真和实测数据的处理结果证明了该方法的有效性。     

双基PFA波前弯曲误差分析及校正

双基聚束模式合成孔径雷达(SAR)成像中的极坐标格式算法(PFA)是基于平面波前假设建立的。由于该平面波前假设在聚焦过程中引入了相位误差,双基PFA聚焦图像中会出现空变几何失真和散焦现象。因此,实际应用PFA时其有效场景聚焦范围通常受到严格限制。基于双基合成孔径雷达回波信号相位的泰勒展开式,推导双基PFA中波前弯曲误差的解析表达式。基于此表达式,分别应用1维空变滤波和插值来补偿、校正波前弯曲效应引入的散焦和几何失真现象,从而有效改善了双基PFA的聚焦范围。点目标仿真验证了该方法的有效性。     

一种适于弹载平台的PFA波前弯曲补偿方法

极坐标格式算法（Polar format algorithm,PFA）将球面波前近似为平面波前,由此引入的误差会造成SAR图像出现严重的边缘模糊和几何失真。之前的波前弯曲补偿方法都是基于雷达平飞假设,然而由于弹载SAR平台大俯冲、大斜视的机动特点,使得现有的滤波器设计方法无法直接应用于雷达平台俯冲等机动条件,波前弯曲误差补偿方法的应用范围因此受到很大限制。本文根据导弹飞行末端大斜视、大俯冲的机动特点,推导了雷达俯冲机动条件下波前弯曲空间频域相位误差的精确表达式,通过空变后滤波等处理实现了弹载SAR极坐标格式算法波前弯曲误差的精确补偿,有效地解决了弹载SAR俯冲机动条件下PFA图像的模糊和几何失真问题。该方法扩展了图像后处理补偿极坐标格式算法波前弯曲误差的应用范围,进一步完善了极坐标格式算法的波前弯曲补偿理论。最后通过仿真验证了公式和方法的正确性。     

一端固定的双站SAR成像算法研究

首先针对一端固定的双站SAR构型,建立了相应的回波信号模型;接着推导出该模型下的Chirp Scaling成像算法;最后,通过多点目标成像的仿真证明:该算法成像精度高,能得到聚焦良好的SAR图像,且避免了插值运算,处理速度快,可以用于此种构型双站SAR的实时成像处理.     

基于去调频技术的斜视聚束SAR成像方法

针对具有方位谱混叠现象的斜视聚束式合成孔径雷达(SAR)成像问题,本文研究了一种基于去调频技术的成像方法.文中首先分析了斜视聚束SAR中的方位谱混叠现象,从理论上找出了斜视角影响方位粗聚焦的根本原因.基于分析结果,引入了回波信号非线性相位校正预处理法,彻底消除了斜视角的影响,从而得到正确的粗聚焦结果.然后基于斜视成像模型,推导了预处理回波信号的方位粗聚焦和精聚焦处理过程.在精聚焦的方位滤波处理中,针对非线性相位校正预处理导致的场景聚焦深度限制问题,提出了一种改进的非线性调频变标(NLCS)算法,实现了回波信号的高精度方位压缩.仿真实验结果证明了文中理论分析的正确性和所提方法的有效性.     

弹载SAR俯冲段斜视成像算法

弹载SAR在俯冲段具有较大的下降速度和加速度,这使得距离徙动校正(Range cell migration correction,RCMC)变得困难,并且由于导弹在攻击目标前需要有一定的转弯机动时间,弹载SAR还往往工作在斜视模式下,此时常规的SAR成像算法不再适用.本文提出了一种弹载SAR俯冲段斜视成像算法,该方法在建立弹载SAR回波信号模型的基础上,首先在距离频域-方位时间域校正距离走动的主要部分,然后结合级数反演思想,推导出SAR回波信号的二维频域表达式,在距离频域-方位多普勒域进行剩余的距离走动和距离弯曲的校正,最后完成二维脉冲压缩,得到聚焦的图像.运算量的定量分析和实验仿真的结果验证了该算法的可行性和有效性.     

斜视SAR分数阶距离多普勒成像算法

针对传统距离多普勒(RD)算法在斜视合成孔径雷达(SAR)成像时运算量不足和边缘存在干扰的问题,将传统的RD算法中的匹配滤波用分数阶Fourier变换替代,提出基于分数阶Fourier变换SAR斜视距离多普勒成像(FrRD)算法。理论分析斜视SAR回波信号分数阶Fourier变换域模型,徙动校正在距离分数阶Fourier域方位频域完成,给出FrRD算法仿真流程。仿真结果表明,与传统RD算法相比,FrRD算法成像副瓣更低,成像边界更加清晰,成像时间缩短近一半。