阵列激光合成孔径雷达高分辨成像技术研究

激光合成孔径雷达将合成孔径技术应用于激光频段,分辨率不受观测距离的限制,可实现远距离、超高分辨率成像。然而,受激光衍射极限限制,观测视场制约着激光合成孔径雷达对地观测实际应用。该文提出一种阵列激光合成孔径雷达技术体制,通过大功率阵列发射、阵列平衡探测接收、逐脉冲动态内定标实现了激光多路相干收发,成倍地扩大了成像视场。地面转台成像试验表明,成像分辨率优于3 cm(距离)×1 cm(方位),该项技术可为激光合成孔径雷达对地观测应用奠定基础。      

凝视数字多波束合成孔径雷达原理

针对传统合成孔径雷达在实现高分辨大测绘带(简称高分宽幅)成像中存在的问题,文中将数字波束形成技术和合成孔径雷达结合,提出凝视数字多波束合成孔径雷达的概念。首先,将成像区域在距离和方位向分割为多个子区域进行独立成像,避免传统合成孔径雷达在高分宽幅成像领域的设计限制;然后,利用数字波束形成技术对天线阵面所有接收单元进行数字加权,在方位向和俯仰向形成多个高增益的接收窄波束,并控制接收波束实现对每个子区域的凝视观测,延长合成孔径的长度,提高成像分辨率。仿真表明,凝视数字多波束合成孔径雷达可以有效突破传统合成孔径雷达系统设计上的瓶颈,实现高分宽幅成像。     

前视多通道合成孔径雷达解模糊成像方法

传统合成孔径雷达方位向分辨率仅由合成孔径提供,但在正前视区域多普勒分集有限,成像性能迅速下降且前视成像也存在固有的左右多普勒模糊问题。针对上述问题该文讨论前视多通道合成孔径雷达系统模型,提出一种理想直线航迹下空域零点约束自适应波束形成的成像方法,有效综合阵列实孔径和合成孔径提高正前视区域的成像质量,利用有限阵列空域自由度实现左右多普勒解模糊。首先对回波数据大前斜成像处理,得到左右模糊的图像,然后进行波束形成,将各通道图像加权并且相干累加,实现左右多普勒解模糊以及方位分辨率增强。仿真实验表明空域零点约束自适应波束形成的成像方法可对前视场景进行高分辨成像。     

室内实测数据的逆合成孔径激光雷达成像

逆合成孔径成像激光雷达是一种新型主动式有源成像系统,其优势就是可以获得比逆合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果.首先,对逆合成孔径技术的基本原理进行了描述.然后,对数据逆合成孔径激光成像雷达数据模型进行分析.再次,给出了一种基于时频分析的逆合成孔径激光成像雷达成像方法,该方法结合"CLEAN"技术,估计出回...     

星载SAR数字成像的实现方法

本文提出了一种高分辨率星载合成孔径雷达(SAR)数字成像处理的实现方法。利用美国海洋观测卫星SEASAT-A录取的雷达原始数据进行了计算机数字成像,成像规模为距离向2048个距离门,方位向两个合成孔径,其成像面积约为38km×34km,得到了分辨率约为25m×25m高质量的雷达图像,成像结果证明了本文所提方法的正确性。     

基于高分三号SAR数据的城市建筑高分辨率高维成像

传统合成孔径雷达(SAR)只能获取方位-距离二维图像,无法准确反映目标的三维散射结构信息.层析合成孔径雷达(TomoSAR)是一种多基线干涉测量模式,它将合成孔径原理扩展至高程向,除了可对目标进行二维成像之外,还可以准确恢复目标的高度向散射信息,真正实现三维成像.差分层析合成孔径雷达(D-TomoSAR)将合成孔径原理...     

合成孔径激光雷达自适应成像技术

合成孔径激光雷达成像分辨率与成像距离无关,但在相同激光发射功率的情况下,合成孔径激光雷达的成像分辨率要求与成像距离要求是相互矛盾的。为解决这一问题,从合成孔径激光雷达成像的基本原理出发,给出了合成孔径激光雷达成像的方位分辨率与发射孔径的关系以及回波信噪比方程,分析了回波信噪比与成像距离、光源平均发射功率和发射孔径之间的关系。提出了一种合成孔径激光雷达自适应成像技术,成像系统根据回波信噪比自动调整发射孔径大小使回波信噪比限制在一定范围之内,以实现对远距离目标的大孔径低精度成像以及近距离目标的小孔径高精度成像。研究结果可以为合成孔径激光雷达的设计与应用提供一定的参考。     

天基合成孔径激光雷达非合作目标成像系统设计与实验

合成孔径激光雷达是合成孔径技术在激光相干探测雷达领域的推广,相比传统合成孔径雷达具有更高的分辨率。相比机载、陆基等应用环境,空间没有大气湍流和机械振动,非常适合合成孔径激光雷达应用,而合成孔径激光雷达本身分辨率不随距离变化的优点,也利于空间大尺度距离探测。建立了对非合作目标进行高分辨率成像监测天基合成孔径激光雷达成像模型,对系统中关键参数进行分析,针对地球静止轨道上的目标进行了系统设计,提出系统实现工程化需要进一步突破的关键技术。结合理论分析,设计了缩比模型验证实验,利用转台模拟空间卫星间运动,得到了方位向分辨率1 mm的目标图像,证明了系统分析的合理性和该系统的实用性,对天基合成孔径激光雷达技术的推广具有一定意义。     

逆合成孔径声纳的点目标成像

合成阵列声纳包括合成孔径声纳（SAS）与逆合成孔径声纳（ISAS）。它是一种新型的水下成像声纳,是水声技术的重要研究方向之一。详细介绍了基于转台理论的逆合成孔径声纳技术的基本原理,研究了逆合成孔径声纳的系统构成和参数选取方法,分析了逆合成孔径声纳的方位分辨率和距离分辨率,并且在限定的约束条件下,对点目标的ISAS成像进行仿真,取得了良好的结果。     

电离层对星载合成孔径雷达方位向分辨率影响的分析

该文分析了天线实孔径尺寸、不同电离层谱以及电离层不规则体尺度等因素在电离层对星载合成孔径雷达(SAR)方位向分辨率影响中的作用。研究结果表明,保持星载SAR合成孔径长度不变,增加天线实孔径的尺寸会引起SAR方位向分辨率的退化,同时导致SAR方位向图像平滑。电离层的Kolmogorov谱对SAR方位向的影响较双参谱严重。电离层不规则体尺度远大于合成孔径的尺寸时,电离层对SAR方位向分辨率的影响可以忽略;在电离层不规则体的尺度减小到合成孔径的尺寸以下,但量级接近时,电离层的影响会导致SAR方位向分辨率的恶化。     

分布式卫星SAR系统的方位分辨力特性

详细分析了方位分辨力与方位回波谱的关系．通过对方位回波谱拼接处理来提高方位分辨力。仿真结果表明，方位回波谱拼接处理可提高分布式卫星SAR系统方位分辨力。     

利用频谱合成实现分布式SAR高分辨力成像

该文主要研究了利用频谱合成实现分布式SAR高分辨力成像的方法。在分布式SAR系统中,不同卫星对同一地域观测时,其距离向频谱及方位向频谱均具有一定的相对频谱偏移。利用该频谱偏移进行频谱合成形成较宽的距离向频谱及方位向频谱,从而提高系统的距离向分辨力及方位向分辨力。在频谱合成过程中可首先利用INSAR技术估计出多幅图像的相位差,再利用该相位差进行相位校正、图像合成即可形成具有较高分辨率的图像。该文对这一方法进行了理论分析,并给出了仿真结果。     

基于自适应子空间追踪的层析SAR成像算法

在对分布式SAR进行数据降采样下会信号的三维处理增加不少难题。其中在解决频域距离弯曲校正时,由于方位向的降采样使数据不再满足奈奎斯特定理,导致在多普勒域计算距离偏移量时会出现数据的混叠。针对该问题,提出了基于LMS估计的距离弯曲校正算法,该方法根据最小均方估计思想估计权值系数完成方位向的插值,有效解决了该条件下的距离弯曲问题。针对高层成像中稀疏阵列导致基线数量有限且不均导致成像分辨率差的问题,提出了基于压缩感知的自适应子空间追踪方法来提高高度维成像的分辨性能,相比于正交匹配追踪算法,它能实现对迭代得到候选解的同步检验,避免了错误结果积累的问题,有效提高了成像的质量。     

机载SAR多模式统一化成像处理技术研究

合成孔径雷达(SAR)技术能够实现感兴趣区域(ROI)的多模式成像与超高分辨观测。然而,超高分辨成像因多脉冲长时间相干积累而面临方位频谱混叠问题,且对于斜视情况下的凝视和滑动聚束模式,传统频域成像算法难以实现统一化处理。据此,本文提出了一种SAR多模式统一化成像处理算法。首先,采用线性距离走动校正削弱斜视数据的两维耦合。然后,结合基于方位Deramp技术的混叠频谱重建方法与方位重采样,实现混叠信号的恢复及聚焦深度问题的解决。最后,利用扩展的距离徙动算法进一步完成ROI精聚焦。本文所提算法能够对斜视的凝视和滑动聚束数据进行统一化的成像处理。基于点目标仿真与机载SAR多模式实测数据处理结果,验证了所提方法的有效性。     

基于频谱偏移估计的分布式星载SAR提高距离向分辨率的数据处理方法

分布式星载SAR利用不同视角回波信号之间地面散射频谱不同的特性来提高SAR图像的距离向分辨率.其数据处理的关键就是如何将这些不同频段的信号相结合,得到具有更宽频谱的高分辨率图像.本文提出了一种基于频谱偏移估计的分布式星载SAR提高距离向SAR图像分辨率的数据处理方法.该方法的主要思想是在SAR复图像的基础上,通过精确的估计,得到SAR复图像间的距离向频谱偏移量,并根据该偏移量,在频域进行距离向频谱偏移补偿后将图像相加.建立了分布式星载SAR单视复图像的信号模型,推导了基于频谱偏移估计提高SAR图像距离向分辨率的原理公式,给出了基于频谱偏移估计提高距离向分辨率的具体数据处理步骤.最后采用仿真数据验证了理论推导的正确性和数据处理方法的有效性.     

用星载寄生式SAR提高空间二维分辨率的信号处理

星载寄生式SAR(Synthetic Aperture Radar)是分布式小卫星SAR的一种典型形式.本文用数学推导的方法,以统一的形式给出了提高距离和方位分辨率的原理公式,公式表明:提高距离和方位分辨率的原理能以二维地面散射谱在距离维和方位维的频谱偏移这一统一的观点来解释,进而可一并考虑并同时实现.基于此提出一种提高系统空间分辨率的实现方法,同时考虑了固定相位差和两个方向的频移,可直接合成多幅图像.实现中充分考虑了图像频域支撑区的规则分布问题,以保证获得时域高质量图像.仿真验证了该方法的有效性.     

基于Legendre正交分解的曲线运动轨迹SAR的频域算法

高分辨率是合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）成像技术的重要指标.由于加速度的存在,SAR平台呈现曲线运动轨迹.结合SAR系统几何模型,提出了一个曲线运动轨迹斜距模型及其Taylor展开式,推导了曲线SAR回波信号精确的二维频谱表达式.复杂的斜距历程导致SAR回波信号产生了更为复杂的高阶二维耦合现象,利用Legendre正交多项式分解二维频谱,以解除耦合现象,由此推导出相应的频域算法,得到良好的聚焦效果.通过与Taylor展开二维频谱频域算法的仿真结果对比,Legendre多项式改善了聚焦性能.     

一种应用于斜视聚束模式的改进极坐标格式成像算法

极坐标格式算法(Polar Format Algorithm, PFA)通常应用于正侧视聚束SAR成像,当PFA应用斜视聚束时,传统沿视线插值(Line Of Sight Interpolation, LOSI)PFA方法会导致方位频谱非等间隔采样。该文针对上述问题提出一种新的方位频谱插值方法,根据斜视聚束的几何模型可以得到方位频谱精确的插值形式,从而实现对方位频谱等间隔重采样。在获得了均匀的频谱后进行2维逆傅里叶变换,便可以得到大范围的斜视聚束场景。为了验证该文算法的有效性,进行了实验仿真及实测数据验证,该方法与传统插值的方法进行比较,能够增大斜视聚束场景范围。     

雷达导引头单脉冲前视成像技术研究

在前视条件下,合成孔径雷达(SAR)成像技术因距离-方位耦合成像质量急剧下降。对此,文中提出一种单脉冲成像方法,该方法将距离高分辨技术与单脉冲测角技术相结合,利用脉冲压缩实现距离维高分辨,并用单脉冲测角技术实现不同距离单元强散射点的方位维高分辨,能有效弥补SAR成像技术在前视成像领域的不足。相对实波束成像,单脉冲成像能有效改善图像质量,仿真实验验证了这一结论。