UWB SAR视线运动误差补偿的新方法

由于工作在UHF／VHF波段的超宽带合成孔径雷达(SAR)具有大波束角，载机运动误差将导致回波相位误差的空变效应，传统窄带的运动补偿方法已不再适应这种情况。基于宽带大波束角的特点，并考虑大测绘带的情况，对回波相位误差的空变效应进行了定量分析，并在此基础上提出一种方位向和距离向相结合的二阶补偿方法。其主要思想是：对距离压缩数据在方位向和距离向分别进行分块，在子块内根据目标回波多普勒频率与目标相对载机位置的——对应关系，并利用视线误差随距离变化的特性，获取准确的相位补偿因子，以补偿空变相位误差。仿真实验证明该方法具有良好的补偿效果，成像质量显著改善。     

考虑运动补偿的机载SAR定位误差传递模型及航迹标定方法

机载合成孔径雷达(SAR)定位误差不仅受载机位置/速度测量误差、系统时间误差等的影响,还与运动补偿残余误差有关.然而现有机载SAR定位模型很少考虑运动补偿误差的影响.该文针对实际中普遍存在的含运动误差和载机航迹测量误差的情况,结合运动补偿和频域成像算法,推导了机载SAR图像定位误差传递模型,阐明了运动补偿残余误差影响下...     

一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法

精确的运动补偿是高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)成像的关键.运动补偿就是对原始数据进行相位校正和斜距位置校正,使雷达回波数据如同是载机在匀速直线运动状态下获得的,这是各种成像算法的基础.随着宽波束机载SAR应用的发展,运动误差在方位向的空变性对SAR成像的影响日趋显著.文中讨论了运动误差方位向的空变性及频率特性,提出了一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法,并给出了仿真结果和真实SAR数据处理结果.     

一种机载大斜视SAR运动补偿方法

大斜视合成孔径雷达(SAR)成像要求较长的合成孔径,这样载机的不平稳性对其影响较大,如何对大斜视SAR进行运动补偿是实现大斜视成像的关键.本文根据大斜视SAR成像的几何模型,推导出大斜视SAR的瞬时多普勒调频率表达式,并利用从数据中估计得到的多普勒调频率和运动平台的惯导参数来分离和估计运动误差的空间分量,然后利用所得的运动误差对大斜视SAR数据进行包络和相位的运动误差校正.本文所提出的大斜视SAR运动补偿方法能和大斜视SAR成像算法很好地结合,并且仿真和实测数据的成像结果验证了该方法的有效性.     

一种改进的基于惯导运动补偿的实时成像方法

合成孔径雷达(SAR)作为一种主动式的对地微波遥感技术,具有全天候、全天时和远距离的特点。通过发射大带宽信号,获得距离向的高分辨。通过平台相对静止场景的运动形成合成孔径,获得方位向的高分辨,SAR平台的运动是成像的基本条件。对于机载SAR,由于载机在大气中飞行时受到大气湍流等因素的影响,不可能保持理想的运动状态,必然会产生运动误差,运动误差会导致相位误差和包络移动,从而导致图像散焦等问题。如何对SAR进行运动补偿是实现成像的关键。基于惯导数据的运动补偿是实现高分辨成像的重要手段之一。根据惯导数据的特点,结合卡尔曼滤波原理和SAR成像的几何模型,提出了一种基于卡尔曼滤波的惯导数据滤波和重采样方法。该方法可以有效剔除运动参数野值,精确地获得雷达平台的运动参数。文中所提出的运动补偿方法能和SAR成像算法很好的结合,实测数据的成像结果验证了该方法的准确性和有效性。     

视频合成孔径雷达振动误差分析及补偿方案研究

视频合成孔径雷达(Video Synthetic Aperture Radar, ViSAR)具有成像帧速快、分辨率高等优点,对近距运动目标的精细侦查和定位有迫切应用需求.相比微波段SAR成像系统,ViSAR载波波长短,平台的微小振动会引起回波信号相位的显著变化,常常导致图像无法聚焦,使得ViSAR在实际应用中受到限制,因此有必要开展ViSAR运动误差分析及其补偿技术的研究.该文分析结果表明,载机平台在飞行方向的振动和在斜距方向的低频振动对成像结果影响较小,而在斜距方向的高频振动对成像结果影响较大,要求补偿精度较高.鉴于ViSAR运动补偿的特殊性,该文提出一种运动补偿方案,可以满足ViSAR成像中的补偿精度要求,最后通过ViSAR成像仿真实验初步验证了理论分析的正确性和运动补偿方案的有效性.      

一种非定点的SAR运动补偿算法

为了解决SAR运动补偿的问题,文章分析了载机存在距离向偏移时的SAR信号模型,提出了一种非定点的运动补偿方法.文章将运动误差分解为距离向的不变量与变化量,首先在频域内对距离向不变量进行补偿,在距离压缩后,利用合理近似,对距离向的变化量进行非定点补偿.最后,进行方位压缩即可得到高精度的SAR图像.仿真结果很好地验证了该算法的可行性.该算法不但可以补偿景物中心的运动误差,而且可以补偿整个距离向的运动误差.     

临近空间慢速平台SAR基于RD算法的运动补偿

分析了临近空间慢速平台合成孔径雷达（SAR）平台运动误差对接收信号的影响,指出在成像的运动补偿处理中,可以将距离向误差分解成空不变项和空变项,并采用一阶和二阶运动补偿的方法对两种误差项进行校正补偿。为了将测量的运动误差数据应用到高分辨成像中,本文采用了一种与距离多普勒算法（RD）相结合的运动补偿方法。最后通过对仿真数据进行分析,验证了本方法的可行性。     

临近空间慢速运动平台SAR基于CS成像算法的运动补偿

分析了临近空间慢速运动平台合成孔径雷达（SAR）中平台运动误差对接收信号的影响,指出在成像的运动补偿处理当中,可以将距离向误差分解成空不变项和空变项,并采用一阶和二阶运动补偿的方法对两种误差项进行校正补偿。为了将测量的运动误差数据应用到高分辨成像中,本文采用了一种与Chirp Scaling（CS）相结合的运动补偿方法。最后通过对仿真数据进行分析,验证了本方法的可行性。     

频带合成机载SAR的运动补偿

频带合成技术能够有效改善SAR距离向分辨率,在条带模式下,为了获得与距离向相比拟的方位向分辨率,高精度的运动补偿必不可少,该文研究了频带合成系统两步补偿方案中的关键问题。首先,在利用IMU/GPS组合导航数据进行运动补偿时,目标的作用距离以及载机的理想航线往往是未知的,该文结合地面角反射器的导航信息,计算出目标的实际作用距离,并且给出一种确定载机理想航线的新方法,提高了运动补偿的精度。然后,利用一种改进的相位梯度自聚焦(PGA)算法补偿剩余的时变相位误差。实际数据证明,经过上述补偿后获得了优于0.25 m的方位向分辨率。     

机载高分辨滑动聚束SAR成像处理方法

针对机载滑动聚束合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像问题,在提出采用参考信号进行系统通道误差校正和高分辨滑动聚束成像运动补偿方法的基础上,结合基带方位向变标(BAS)算法,给出一种机载高分辨率滑动聚束SAR成像方法。首先,在频域推导了基于参考信号对回波信号进行幅度校正和相位补偿的方法;然后基于斜视成像几何模型,推导了机载滑动聚束SAR平台运动参数与多普勒参数之间的关系,给出从多普勒估计参数中估计运动参数和补偿运动误差的方法。采用该成像处理方法,某型星载SAR机载试飞试验成功实现了滑动聚束模式高分辨率成像,验证了方法的有效性。      

机载双频曲线SAR系统与试验

曲线合成孔径雷达(SAR)是一种孔径流形特殊的成像雷达,其所搭载平台通过作曲线运动,能观测到目标更多的方位散射信息、获取更高的空间分辨率,同时还具备一定的三维成像能力.随着成像技术的不断发展,机载曲线SAR在重点区域侦测相关任务中呈现广阔的应用前景.本文主要介绍了研究团队近年研制的机载双频曲线SAR系统,以及于2020...     

The Prediction of Geometric Distortions in Airborne Synthetic Aperture Radar Imagery from Autofocus Measurements

The synthetic aperture radar (SAR) is an imaging system that achieves high azimuthal resolution by tracking individual point scatterers using their phase histories, with the expected phase history of a particular point scatterer being derived from the assumed motion of the airborne SAR platform. Normally, it is assumed that the platform travels along a straight line path and that the radar pulses are emitted at equal spatial intervals. However, the aircraft carrying the SAR will be susceptible to extraneous across tracl motions and errors in the pulse spacing also may occur. These errors manifest themselves. as two forms of image degradation in the final image. Firstly, the image will be defocused due to an error in the expected quadratic phase history, and secondly, the image will contain geometric distortions due to an error in the linear phase history. An autofocus technique can be used to focus the image and produce a measure of the quadratic phase error that in turn can be used to estimate the geometric distortions that will be present in the final image. These distortions can be independently measured by direct comparison with a map of the imaged area. This paper describes the application of these methods to some real SAR data and discusses the results of the comparison of the measurements of autofocus and geometric distortions in terms of both the likely platform motions present and the viability of predicting geometric distortion using the autofocus measurements.     

Sub-aperture algorithm for motion compensation improvement inwide-beam SAR data processing

The effects of strong motion errors in wide-beam azimuth synthetic aperture radar (SAR) processing are analysed and discussed, using simulated data, as well as data collected by the airborne experimental SAR system of the Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) (E-SAR). A new sub-aperture approach for residual motion error compensation in wide-beam azimuth processing is proposed     

机载超宽带SAR运动补偿方法

本文基于机载合成孔径雷达（SAR）正弦运动误差模型,研究了机载超宽带SAR运动补偿方法。首先,本文从理论上解释了传统“两步运动补偿法”原理,并分析了“两步运动补偿法”的优势与不足。其次,基于分析结果,文中提出一种“两步运动补偿法”的改进处理流程,称为“单步运动补偿法”。在“单步运动补偿法”中,用于补偿距离空变相位误差的“二阶补偿”由在距离弯曲校正（RCMC）后的回波域内进行改为在RCMC前的回波域内进行。与原始“两步运动补偿法”相比,“单步运动补偿法”具有更好的高频运动误差补偿性能。文中详细推导了所提运动补偿方法,并通过仿真实验证明了该方法的有效性。      

基于DPCA的机载SAR系统运动误差及其补偿

基于相位中心偏置天线（DPCA）技术的机栽SAR系统在实际运用中普遍存在着因雷达平台运动不稳定导致DPCA约束条件不满足的问题,这在很大程度上影响了机载SAR系统的杂波抑制性能。针对这个问题,该文以双天线机载SAR系统为模型,通过对DPCA的对消原理和运动误差的分析,结合插值理论,对载机匀加速运动状态下造成的运动误差提出了一种基于三次样条函数的运动补偿算法。通过计算机仿真,验证了该算法的有效性,且算法易于工程实现。     

一种新的机载宽波束SAR前向运动补偿算法

工作于低频段的机载宽波束SAR为了获取高分辨图像,对前向运动误差补偿精度的要求很高。前向运动补偿通常采用方位向重采样或实时PRF调整,前者的计算量较大,而后者又需要额外的硬件设备。文中提出一种新的适用于机载宽波束SAR的前向运动补偿算法,利用信号的时频对应关系,在子孔径距离多普勒域中构造相位补偿因子以消除前向运动误差的影响。算法计算量较小,适合于机载宽波束SAR实时处理。仿真和实测数据处理结果验证了算法的有效性。     

基于Vega的雷达图像生成仿真系统设计

进行合成孔径雷达（SAR）成像仿真是研究成像雷达的一个重要手段。利用软件平台VC＋＋,Multigen Creator和Vega设计机载合成孔径雷达（SAR）成像仿真系统是一种新的仿真手段,在此论述了利用Vega的雷达仿真模块——RadarWorks开发机载SAR成像仿真软件的流程以及整体系统的实现等关键技术。仿真结果表明新方法能较好地满足SAR实时成像仿真需求,有助于促进SAR成像实时仿真技术的发展。     

Ocean wave imaging using an airborne single pass across-trackinterferometric SAR

An airborne single pass across-track interferometric synthetic aperture radar (InSAR) is used to image ocean waves. A theoretical model explaining the imaging mechanisms is developed, and simulations of the interferogram as well as the conventional SAR intensity image are presented for given ocean wave spectra. Distortions of digital elevation models (DEM) derived from InSAR data are explained by the motion of the sea surface. A Monte Carlo method based on forward simulations is used to estimate variance spectra of the distorted elevation models. It is shown that a straightforward estimation of wave height using the distorted InSAR elevation model is in good agreement with true wave height for low amplitude swell with about 10% error depending on propagation direction and coherence time. However, severe underestimation of wave height is found for wind seas propagating in flight direction. Forward simulations show that the distorted InSAR DEM is less dependent an the model chosen for the real aperture radar mechanism than conventional SAR images. Data acquired during an experiment over the North Sea by a high precision InSAR system are compared with simulations     

基于SCFT处理算法的机载SAR运动补偿

该文较为详细地分析了高分辨率机载SAR数据处理中,有关目标距离单元徙动(RCM)校正和平台运动偏差的精确补偿问题。将平台运动偏差分解为空不变和空变分量,利用机载SAR系统传递函数以及SCFT算法,提出了目标RCM校正与平台MOCO合并处理的方法。仿真结果验证了方法的正确性。