宽测绘带SAR成像的一种侧摆模式及其压缩感知处理方法

宽测绘带合成孔径雷达(SAR)采用了不同的信号录取方式及成像算法,但现有的ScanSAR和循序扫描体制(TOPSAR)往往会造成场景分辨率的整体下降。针对这一问题,该文采用一种新的侧摆模式进行宽幅场景成像。该模式通过距离向波束角度的变化,以损失部分积累时间为代价,得到宽幅场景的回波信号,继而采用稀疏算法在方位向实现降采样成像。仿真结果表明,在波束变化轨迹确定后,星载雷达侧摆模式下稀疏SAR成像可有效增加场景幅宽,同时确保场景中心区域的高分辨成像。     

一种基于子孔径处理的双侧TOPSAR成像信号处理算法

TOPS-SAR通过波束快速扫描可以极大地提高SAR的测绘效率,然而传统TOPS-SAR模式波束只在雷达一侧扫描,为了进一步提高SAR的测绘效率,本文提出了一种改进的TOPS模式,即双侧TOPS-SAR模式。在该模式下,雷达左右两侧分时快速扫描,可以克服传统扫描模式只能一侧成像的缺陷。针对该新模式,提出了一种基于子孔径的成像处理方法,该方法通过子孔径成像并进行图像拼接,实现天线波束扫描与成像同时进行。仿真和实测数据处理结果验证了该算法的有效性。      

滑动聚束SAR波束控制研究与设计

本文在分析聚柬SAR模式波束控制方式的基础上,指出滑动聚柬SAR控制波束始终指向远离成像区域的某个虚拟的焦点,其波束控常l方式实际上等同于聚束SAR模式的波束控制。在详细分析虚拟焦点固定的情况下,成像区域中各散射点分辨率的变化以及虚拟焦点到场景中心线的远近对分辨率的影响基础上,给出了一定分辨率下虚拟焦点到场景中心垂直距离的计算公式;然后以0．3m分辨率滑动聚柬SAR模式为例,进行了仿真计算,最后给出了0．3m滑动聚束SAR模式在运七飞机上的试验图像。     

基于聚合型涡旋电磁波束的三维SAR成像

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)能够突破天线孔径对分辨率的限制,因而得到了广泛应用. 本文提出了一种基于聚合型涡旋电磁波束的三维SAR成像方法,通过设计合适的成像几何构型,利用涡旋电磁波的相位特性实现对高度维的分辨,并推导得到高度维分辨率与模式数及雷达参数之间的关系. 考虑到回波信号中引入的涡旋相位项,对后向投影算法进行改进,实现对观测区域的三维成像,并引入稀疏重构算法减少对模式数的需求. 仿真结果表明,利用多模式聚合型涡旋电磁波束能够对分布在不同高度的目标进行准确重构,利用稀疏重构算法能够用少数模式实现高分辨三维成像. 本文提出的方法为新体制雷达成像研究提供了一定的参考.     

环视SAR成像处理中的几何失真校正方法

环视合成孔径雷达（SAR）工作于波束扫描模式,雷达天线以垂直地面方向为轴线作圆锥扫描,实现对载机周围360°范围内的聚焦成像。为了研究环视SAR成像处理中几何失真校正问题,通过波束扫描至空间不同位置处的成像几何关系,分析了成像过程中引起几何失真的机理,提出了一种基于子图像素实际地理坐标的几何失真校正方法。利用文中给出的方法对实测环视SAR数据进行处理,得到无几何失真的SAR图像,证明该方法有效。     

一种高超声速平台下雷达前视成像技术

提出了一种基于天线扫描的雷达成像体制,该新体制雷达成像不需要雷达或目标运动,就能对目标成像。在天线波束角度扫描过程中,对雷达发射信号进行脉冲压缩编码调制,编码调制与波束角度扫描同步进行,进而在波束扫描角度维进行脉冲压缩,提高雷达的角度分辨率;同时,利用宽带信号提高距离维分辨率,获得目标两维(距离维和角度维)高分辨率雷达图像。针对不同信噪比情况进行了计算机仿真,仿真结果验证了这种新体制雷达成像的有效性。     

一种提升汽车雷达方位角分辨率的成像处理方法

针对汽车雷达方位角分辨率受方位向天线长度限制的问题,该文提出一种基于多波束实孔径雷达图像融合来提升汽车雷达方位角分辨率的成像方法。该方法首先利用相控阵天线波束电扫描来获取前视实孔径雷达图像,然后根据汽车雷达成像几何关系通过多张多角度实孔径雷达图像相参累加来提升雷达方位角分辨率。计算机仿真结果验证了该方法在提升汽车雷达方位角分辨率的有效性。     

星载前视SAR系统的信号分析

针对星载SAR前视模式与一般正侧视模式存在的明显不同,详细分析了前视SAR的多普勒特性,即多普勒频率、多普勒带宽;指出前视SAR的方位分辨率与天线的孔径长度无关,而是与载波频率、雷达平台高度、方位向地面距离等因数有关,并仔细讨论了各因数对方位分辨率的影响以及前视SAR成像对系统参数脉冲重复频率、波束投射角的限制,说明了前视SAR的高分辨成像区域及前视SAR高分辨成像对平台高度的要求.     

前视SAR压缩感知成像算法

以进一步提高前视SAR成像的分辨率为目的,提出了一种基于压缩感知的前视SAR成像算法。前视SAR是一种可以实现对飞行路线正前方的区域进行成像的工作模式,通过分析德国宇航局提出的前视SAR系统——视景增强的新型区域成像雷达(SIREV)可知,由于SIREV系统天线长度的限制,使得等效的合成孔径长度较短,从而导致成像的分辨率较低。而基于压缩感知的前视SAR成像算法可以在方位向等效得到一个较长的虚拟天线,因此可以在同样长度天线的情况下获得更高的成像分辨率。仿真结果表明,该方法可以实现对点目标、分布目标和面目标的成像,并且提高了成像的分辨率。     

一种实波束扫描雷达回波建模方法

提出一种实波束扫描雷达前视成像回波建模方法。使用实波束扫描实现雷达平台正前视区域二维高分辨成像。根据雷达波束掠过成像扇区的时间先后关系,将成像扇区方位向回波数据表征为天线主瓣波束采样序列与目标反射率分布函数沿成像扇区方位向采样序列之间卷积的形式。最后,通过仿真数据验证了本建模方法的有效性。     

一种毫米波二维电扫有源相控阵雷达

采用多波束开关馈线与相控波束扫描相结合的技术实现了一种低成本毫米波 二维电扫描有源相控阵雷达。该雷达主要包含电扫的关键组件Rotman透镜与多端口TR组件, 配以高 性能的模块化数字信号处理机。试验结果表明,该雷达能实现动目标检测与跟踪、前斜视调 频步进SAR成像与扇扫成像。     

一种单脉冲雷达多通道解卷积前视成像方法

合成孔径(SAR)技术能有效提高雷达的方位分辨率,但当雷达航迹与波束重合时方位分辨率会迅速下降,形成盲区。为解决前视成像问题,本文引入了多通道解卷积技术,以单脉冲雷达为背景,研究了解卷积后的成像信噪比和方位分辨率,认为对天线方向图截断后的形状也是影响信噪比的主要原因之一。在此基础上进行的前视成像仿真结果表明:这种方法相对实孔径成像可有效改善方位分辨率一个数量级以上,同时信噪比损失相对不考虑天线方向图截断形状明显减小。     

弹载雷达成像技术发展现状与趋势

弹载合成孔径雷达(SAR)可对观测区域进行二维高分辨率成像,获得丰富的地貌特征以及目标的尺寸、形状特征,进而选择打击点并提高打击精度和效率。与传统的机载/星载SAR成像体制相比,弹载SAR由于其探测距离远、大机动曲线突防和多平台协同作战的特点,给雷达成像技术带来了新的挑战:导弹末制导阶段处于二维甚至三维加速的大斜视工作模式,飞行轨迹与传统的SAR成像模式不同,这会带来距离方位的严重耦合,成像质量退化严重;在攻击飞行段,导弹的天线波束直接指向目标区域,弹载SAR将工作在前视状态,传统的SAR成像技术难以获取目标二维高分辨图像。针对弹载SAR存在的这些问题,该文立足弹载SAR作战需求,从曲线轨大斜视成像、前视成像和协同成像方面介绍了弹载雷达成像的关键技术和发展现状,展望未来弹载雷达成像技术的发展趋势。      

宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案研究

环视扫描合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）可以实现广域观测,但测绘带宽受到最小天线面积的限制,对此提出了一种宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案。该方案引入了ScanSAR的波束扫描思想,在雷达天线作圆锥扫描的同时,由近及远地对多个距离子带进行分时扫描。给出了天线在这种扫描方式下的驻留时间分配准则,分析了成像参数间的依赖关系。基于子孔径成像、几何失真校正和图像拼接的一系列成像算法对该宽测绘带方案进行了点目标和面目标仿真实验,结果表明在保证成像质量的前提下,测绘带宽能得到显著的增加。     

一种用于地基雷达数据成像处理的数字波束形成算法

地基雷达是微波成像基于地面平台的应用,具有可重复观测、稳定、可控的特点,可应用于露天矿边坡形变、城区沉降、山体滑坡等领域的长期观测。然而,目前的地基雷达基本成像原理是通过机械运动形成合成孔径,采集时间较长,不适用于快速监测。基于多通道阵列天线的雷达通过阵列天线阵元之间的电子切换扫描实现阵列方向的聚焦,可以满足快速监测的需求。本文在地基雷达中引入阵列电子扫描的工作模式,大幅度提高数据获取效率,推导了在方位向采用数字波束形成方法聚焦的处理过程。具体的,首先建立了阵列扫描的地基雷达成像几何,继而推导了应用于地基雷达实测数据成像处理的数字波束形成算法,形成了阵列扫描地基雷达的数据处理流程,最后,通过边坡实测数据的成像处理,验证了本文成像方法及处理流程的有效性,并通过强散射体的成像指标,分析了成像性能。      

一种新的高分辨率宽波束机载SAR成像算法

目前的频域成像算法在应用于高分辨率宽波束机载合成孔径雷达(SAR)时不能精确补偿运动误差,而可以精确成像的时域算法存在计算效率低下的问题。针对上述问题,该文提出一种新的成像算法。该算法通过对信号2维频谱进行扰动操作,将频域与时域算法结合互补,在提高运补精度的同时,也提高了后向投影的计算效率,从而在应用于高分辨率宽波束机载SAR时得到成像精度与效率的平衡。通过仿真和实际数据分析,验证了该算法应用于高分辨率宽波束系统的有效性。     

一种基于基带变标的非均匀扫描TOPSAR成像算法

由于传统TOPSAR具有均匀的天线扫描速度,在扫描范围较大的情况下,靠近图像边缘的目标被天线波束照射的时间较短,图像中心部分的目标照射时间较长,从而导致了TOPSAR图像分辨率不一致,本文针对上述问题提出一种非匀速扫描的TOPSAR成像方法,根据TOPSAR扫描几何模型得到图像分辨率与扫描速度的数学关系,通过控制天线的旋转角速度,使场景中方位向不同位置的点目标积累时间相同,从而保证了所得SAR图像具有相同的方位分辨率。仿真结果和分析表明,该方法有效地保证了TOPSAR图像分辨率的一致性。     

前视SAR系统的方位分辨率特性

针对星载SAR前视模式与一般正侧视模式存在的明显不同,本文详细分析了前视SAR的多普勒特性,即多普勒频率、多普勒带宽;指出前视SAR的方位分辨率与天线的孔径长度无关,而是与载波频率、雷达平台高度、方位向地面距离等因数有关,并仔细讨论了各因数对方位分辨率的影响;前视SAR成像对系统参数脉冲重复频率、波束投射角的限制。     

星载DPCMABSAR系统主要性能指标分析

星载分离相位中心方位多波束合成孔径雷达可以同时实现方位向高分辨率和宽测绘带成像。分辨率、测绘带宽度、模糊度和作用距离等性能指标是系统设计的目标,同时也是用户最为关心的指标。通过对这种新体制SAR技术原理进行分析,并参照常规SAR上述指标的定义,给出了DPCMABSAR系统的分辨率、测绘带宽度、模糊度和作用距离等性能指标的计算公式,可用于系统工程设计时参考。同时计算结果与常规SAR对照,进一步体现了DPCMAB技术的优势。     

DBF相控阵天线在超高分辨率机载SAR中的应用

该文从叠加原理和相控阵天线的扫描原理出发,提出了一种灵活方便的波束生成方法。用此方法由微带贴片天线单元组成了145cm48cm的天线阵,生成了波长为24cm,方位向半功率波束宽度为23的宽波束。由合成孔径原理可知,条带SAR的方位分辨率随波束宽度的变宽而提高。该文将宽波束天线用于超高方位分辨率机载SAR,计算了天线的性能指标和SAR的系统参数。比较了条带SAR和Spotlight SAR这两种常见的SAR模式的分辨率和测绘范围。