机载低频超宽带合成孔径雷达运动补偿

运动误差是造成低频超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)成像质量降低的主要因素之一.给出了适合低频超宽带SAR运动补偿方法,并对该方法的剩余误差进行分析,得到在图像质量一定条件下,最大的波束张角和最大容忍的运动误差.最后利用计算机仿真,验证了该方法的有效性.     

太赫兹合成孔径雷达的运动补偿

太赫兹波是电磁波由毫米波向更高频的自然延拓,该频段展现出诸多与传统频段微波迥异的物理特性,使得太赫兹雷达在成像分辨力、成像帧率等性能指标上有望取得突破性的进展。目前,太赫兹合成孔径雷达(SAR)的研究引起了国内外军事界和学术界的极大关注。经分析,太赫兹SAR与传统SAR在多方面存在不同,其中最为重要,也最为关键的区别是运动补偿的处理。虽然运动补偿是所有频段SAR需要谨慎处理的关键技术,但太赫兹SAR的运动补偿显得尤为关键——由于太赫兹波长极短,对常规微波频段SAR影响几乎可以忽略的雷达平台高频微小振动对太赫兹SAR的影响必须得到精细的处理。首先简要介绍常规SAR的运动补偿处理,然后分析不同类型的运动补偿误差对太赫兹SAR成像的影响,重点分析了高频振动误差的影响,并借鉴振动目标成像的思路,提出振动平台太赫兹SAR的运动补偿解决方案,最后通过数值实验验证了本文所提出的振动补偿方法。     

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.      

机载SAR系统平台运动容差分配方法

合成孔径雷达(SAR)系统平台运动容差分配是系统要求分配的一个重要方面,它是系统设计中的必要步骤,通过考虑误差源、误差影响和性能极限等因素使得最终的设计方案更为合理。该文在分析和仿真平台运动误差对SAR成像质量的影响的基础上,提出了一种机载SAR系统平台运动容差分配的方法:根据实际成像系统和成像环境搭建仿真平台后,通过仿真实验逐步得到独立运动误差容限、联合运动误差容限和修正运动误差容限,最后考虑一些相关因素在前面仿真所得的容限区域上合理地做出平台运动容差分配的最后决策。这种方法将系统的平台参数、平台运动误差的类型和方向、测绘宽度以及成像质量要求等因素均作为分配过程的约束条件,是一种兼具针对性和合理性的SAR系统平台运动容差分配方法。     

高波段SAR与UWB SAR运动补偿效果分析

对于相同的分辨力要求,高波段SAR合成孔径较短,因此运动补偿处理相对较为容易,而超宽带(UWB)SAR,却需要较长的合成孔径,运动补偿处理难度较大.本文分析了高波段SAR和UWB SAR的特点,采用同一次飞行试验中高波段SAR和UWB SAR实测数据,提取出基于多普勒调频率的运动补偿前后高波段SAR和UWB SAR图像中点目标的相位误差及其频谱,分析了运动补偿的效果,得出了基于多普勒调频率的运动补偿对高波段SAR和UWB SAR聚焦性能的改善程度.     

太赫兹合成孔径雷达成像运动补偿算法

合成孔径雷达(SAR)成像理论分析和工程经验表明当雷达平台的运动误差幅度达到亚波长量级时,会影响图像的聚焦质量。相对传统微波SAR,太赫兹合成孔径雷达(THz-SAR)工作在波长更短的太赫兹频段,对搭载雷达平台的稳定性要求更苛刻,需要达到微米级的控制和测量精度,目前的平台控制和测量技术还不能满足要求。该文提出一种基于回波数据的THz-SAR成像运动补偿算法,通过惯性测量单元输出的姿态信息完成由运动误差引起的距离徙动的校正,结合天线方向图和粗聚焦图像中特显点的最大幅值估计最优位置并构建理想回波。利用实际回波和理想回波数据提取由平台运动误差引起回波的相位误差并进行补偿,有效地实现了THz-SAR高分辨率成像。采用中心频率0.2 THz的SAR系统进行室外车载实验,对目标进行2维高分辨成像,得到角反射器和金属条的SAR图像。实验结果验证了所提运动补偿算法的正确性和有效性。     

机载干涉SAR 运动补偿中地物目标定位误差的影响分析

在基于IMU/GPS 测量数据的运动补偿方法中,IMU 测量误差和地物目标定位误差导致不准确的相位补偿量,从而引入残余运动误差。该文针对机载干涉SAR 运动补偿中地物目标定位误差的影响,建立了在斜视条件下由地物目标定位误差引入的残余运动误差的数学模型,分析了导致地物目标定位误差的系统采样延时误差、多普勒中心频率误差和参考DEM 误差对残余运动误差的影响,重点讨论了参考DEM 误差对干涉SAR 图像质量、干涉相位和相干系数的影响。该文的讨论结果为机载高精度SAR 和重轨干涉SAR 数据处理中运动补偿精度提供了理论基础。      

基于RDM的合成孔径雷达运动补偿

提出了一种基于RDM（Reflectivity Displacement Method)的合成孔径雷达运动补偿方法，并通过计算机仿真验证了这种方法的可行性和有效性。     

二阶运动补偿对低频超宽带SAR视线误差补偿的影响

视线误差补偿是低频超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)成像处理的关键,该文主要研究基于测量数据的距离空变视线误差补偿,即二阶补偿。标准的二阶补偿在推导的过程中,对回波进行了一定的近似,认为距离空变视线误差对回波距离迁徙校正(RCMC)没有影响,而这个近似条件,在低频超宽带SAR中是不满足的。针对这个问题,该文对二阶补偿在低频超宽带SAR中的应用进行了分析,研究了3种二阶补偿方法,即：二阶补偿位于RCMC之后完成;二阶补偿位于RCMC之前完成;沿距离向划分子带进行二阶补偿。文中对3种二阶补偿方法进行了对比分析,并对每种补偿方法中存在的误差进行了分析。最后采用仿真以及实测低频超宽带SAR数据验证了文中分析的正确性。     

机载SAR的运动误差的二维空变性及其补偿

精确的运动补偿是高分辨率机载SAR成像的关键,尤其对于机载小平台和大扰动情况下的成像具有重要意义。为了获得高质量的SAR图像,该文结合波数域算法,考虑运动误差的二维空变性,提出了具体的运动补偿算法,并基于实测数据得到了成像结果。结果显示,该文提出的算法对运动误差有较好的补偿效果。     

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。     

对比度最优算法在UWB SAR运动补偿中的应用

对比度最优自聚焦(COA)算法是一种计算量相对较小的自聚焦算法,在高波段及L波段SAR中得到了成功应用。但对于工作在P波段的超宽带SAR(UWB SAR),由于杂波噪声干扰严重,给COA算法的应用带来了较大的困难。文中针对UWB SAR这一特点,提出了一种有效减小杂波对对比度干扰的方法,通过改造对比度评价函数、选择信噪比较强的方位线、对方位压缩后的图像低通滤波、并剔除偏差较大的估计值等方法,有效地提高了COA算法在UWB SAR中的性能。实际UWB SAR数据的补偿结果表明了该方法的有效性。     

基于多普勒调频率的机载条带SAR运动补偿

提出了基于多普勒调频率的机载条带SAR运动补偿方法。该方法利用多普勒调频率随斜距的分布规律从多普勒调频率的估计值中解算出载机的运动参数，从而可在一定条件下代替由惯性测量元件组成的运动测量系统。它还用相位补偿代替插值来完成沿理想航迹的速度波动的补偿，从而节省了运算量，避免了插值带来的图像质量的下降。理论分析和实测数据成像证明了该方法的正确性和有效性。     

基于ECS＋PGA的机载SAR运动补偿算法

提出了一种基于ECS PGA的高精度机载SAR运动补偿算法。该算法利用ECS算法来实现成像处理,利用PGA算法实现相位误差估计与补偿。由于ECS算法利用部分孔径数据进行成像,不仅能够减小运动误差的影响,并且可以有效地减小数据处理的运算量。而PGA处理则进一步补偿了剩余的相位误差,实现精确聚焦。通过对真实的机载SAR数据的处理结果验证了文中提出的运动补偿算法的有效性。     

UWB SAR图像的非均匀分段PGA算法

在超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)成像过程中,由于载机偏航所导致的相位误差具有严重的距离向空变性,因此需要沿距离向分段应用相位梯度自聚焦(PGA)算法以改善PGA算法的聚焦性能.本文分析了载机空间偏航位置与相位误差空变特性之间的关系,提出了图像非均匀分段PGA(NUSPGA)算法,并从理论上对算法进行了推导.文中还提出了参考点对齐法以校正分段聚焦后子图像间的平移失真问题.最后由实测数据验证了本文所提算法的有效性.     

高分辨SAR运动误差分析

分析了高分辨合成孔径雷达（SAR）成像中存在的运动误差,并从理论上分析了位置误差和角度误差对脉冲压缩的影响,理论分析表明运动误差对方位向相位造成的影响是主要的。在位置误差分析的基础上讨论了近似运动补偿产生的残余相位误差。然后在理论分析的基础上,对近似补偿产生的残余误差进行了仿真,验证了运动补偿的难点在于如何提高运动参数的精度以补偿方位向的相位误差。     

一种新的机载条带式SAR沿航向运动补偿方法

提出了一种新的机载条带式SAR沿航向运动误差的补偿方法.它不用插值,所以节省了运算量、避免了插值带来的图像质量下降,因而对机载SAR系统的实时成像有好的应用前景.理论分析、仿真和实测数据成像证明了该方法的正确性和有效性.