一种基于图像后处理的极坐标格式算法波前弯曲补偿方法

 极坐标格式算法（PFA）波前弯曲误差分析是对波前弯曲进行有效补偿的基础,以往波前弯曲误差推导过程中都对差分距离采用了二阶近似,在对大场景范围进行近场、高分辨率成像时已不能满足要求.本文采用新的方法对波前弯曲误差进行了精确的推导,得到了波前弯曲误差在空间频域的二阶泰勒展开表达式.利用推导的波前弯曲误差公式,在PFA图像域通过空变滤波和几何失真校正分别对二次和一次相位误差进行补偿,极大地改善了波前弯曲对PFA成像场景大小的限制.最后通过仿真数据处理验证了分析结果.     

基于重叠子孔径极坐标算法的波前弯曲效应的补偿

 聚束SAR模式是获得高分辨率雷达图像的一种有效的方法.用经典的极坐标算法重建聚束SAR图像时,波前弯曲效应会导致远离图像中心处的点散焦.本文通过对波前弯曲产生的机理以及经典极坐标算法下空变相位误差的分析,提出了一种可以在成像过程中补偿波前弯曲效应的重叠子孔径极坐标算法,该算法可以有效的增大极坐标算法的成像面积,可以应用于P波段成像和超高分辨率成像中.     

变波门大斜视滑动聚束SAR成像关键技术分析

大斜视高分辨率SAR成像中,改变开启波门的操作可以在保证距离测绘带宽度的情况下减小录取回波的数据率,滑动聚束的扫描模式可以在保证高分辨率的情况下扩大方位场景范围。但是变波门后只能获得交错的距离徙动曲线,而滑动聚束的扫描方式容易引起方位模糊。该文研究了变波门大斜视滑动聚束模式下SAR成像的关键技术,提出分子孔径升采样的解模糊算法以及基于空域波束分割的二级极坐标格式算法(PFA),将对波门变化的补偿融入运动补偿处理的过程中,通过先波束分割后子图像拼接的方法突破了PFA平面波前的近似对成像场景尺寸的限制,显著扩大了传统PFA的有效成像场景范围,使其适用于大斜视滑动聚束模式下的大场景成像。实测数据处理表明了算法对大场景变波门数据的有效性。     

弹载曲线轨迹双基SAR反向滤波PFA成像与图像畸变校正算法

在弹载曲线轨迹双基SAR成像中,三轴速度与加速度降低了传统的双基等效斜距模型精度,也使得基于匀速直线平飞轨迹模型的极坐标格式算法(PFA)不再适用。受双平台加速度引入的空变运动误差影响,传统的分子块补偿方法会造成图像子块间地物景象不连续问题,影响后续的图像匹配应用。针对这些问题,该文提出一种新的双基SAR成像算法——反向滤波PFA算法(BFPFA),该算法是基于改进的通用化双基等效斜距模型(IGBERM),利用PFA插值将频谱投影到地距平面,通过构建空变相位误差与图像畸变联合补偿滤波器,并采用反向映射插值,实现在斜地转换过程中对运动误差、波前弯曲与图像畸变进行局部联合补偿,获得的无畸变双基SAR地距图更有利于后续的图像匹配应用。最后,仿真实验验证了所提算法的有效性。     

基于改进PFA的车载大斜视SAR成像算法

为了应对车载毫米波雷达大斜视成像困难的问题,本文提出一种改进的极坐标格式算法（Polar Format Algorithm, PFA）对条带车载毫米波雷达斜视回波进行基于子孔径拼接的成像。该算法从条带数据与聚束数据的特点出发,将全孔径回波划分为子孔径,利用PFA处理子孔径数据。由于PFA存在波前弯曲误差,子图像不能直接拼接,因此对每一幅子图像进行几何失真校正。同时,以重叠子孔径的划分方式保证成像结果的高分辨率。最后截取子图像进行拼接得到条带SAR成像结果。所提方法解决了车载毫米波雷达大斜视情况下两维耦合严重的问题。通过对点目标和实测数据的仿真与分析验证了所提方法的有效性。     

基于方位波数域聚束模式PFA的运动补偿新方法研究

该文在对聚束模式SAR数据进行极坐标算法(PFA)形式成像的过程中,通过研究载机运动误差对散射点方位向波数表达式的影响,给出了一种基于方位波数域进行运动误差估计及相关补偿的新方法。该方法首先应用距离匹配滤波和方位dechirp实现对原始数据的2维调频率去斜处理,同时经过距离FFT和极坐标算法的操作将原来极坐标下的数据重采样到直角坐标系下的2维波数域,最后对数据进行距离和方位的分块误差估计及补偿。这种方法能很好地针对运动误差造成的方位二次及高次误差相位项进行精确补偿,同时也能处理误差相位的空变性问题,因此可以获得相对传统时域补偿方法更好的图像聚焦效果。实测数据的处理和分析,验证了该文所述方法的有效性,证明了与传统时域运动补偿方法相比的优越性。     

距离弯曲情形的超分辨成像及目标特征参量提取

PFA算法的性能受到距离弯曲引起的成像误差的影响,传统的处理方法是限制场景的尺寸。本文从超分辨处理的角度出发,对距离弯曲引起的空变的二次相位误差(QPEs)采取精确估计和补偿的方法进行预处理,然后得到超分辨图像及目标特征参量。相位误差的粗估计采用离散多项式相位变换(DPT)方法,而误差精估计则基于RELAX类算法。仿真和实测数据证明了本文方法的有效性。     

螺旋轨迹SAR极坐标格式算法研究

螺旋轨迹SAR作为更一般化的CSAR成像模式,减少了平台必须在同一高度平面的限制,提高了平台的机动能力,具有较高的研究价值。用于圆迹合成孔径雷达（Circular Synthetic Aperture Radar,CSAR）成像的极坐标格式算法（Polar Coordinate format Algorithm, PFA）通过两步相位补偿操作校正了波数二次相位误差,改善了平面波假设带来的成像场景大小限制。由于螺旋轨迹SAR其斜距一直在变化,其波数二次相位变得更加复杂并且难以补偿,本文算法首先对螺旋轨迹SAR回波数据进行距离向对齐,然后基于PFA算法中的两步补偿操作,建立了新的相位补偿函数以及补偿策略,精确补偿了螺旋轨迹几何成像中的波数二次相位误差,获得了较大的有效成像范围。最后,点目标仿真验证了算法的有效性。
      

多强点信息补偿机载聚束式SAR中的运动误差

本文根据聚束式SAR相位误差的特性,采用基于Multi-PPP算法的多强点信息进行运动补偿.经过多强点信息补偿,不仅能消除由平动产生的空不变相差,而且能补偿由转动产生的空变相差.并分析了当聚束式SAR采用PFA成像时,为了精确补偿转动误差,多强点处理中第二强点和第三强点不应该分离,也研究了该方法中强点的选择和补偿效果等问题.最后给出了典型聚束式SAR采用PFA成像时经多强点信息补偿后的仿真结果.     

距离弯曲误差校正在条带模式SAR成像中的应用

介绍了用极坐标格式算法处理条带模式合成孔径雷达数据时距离弯曲的校正方法。距离弯曲会给图像带来两种形式的失真,一种是keystone形式的几何失真,另一种是空变的散焦。在大成像场景、低载频和近距离等情况下,这些失真会变得尤其严重。距离弯曲不仅影响图像的质量,而且限制了成像区的大小。文中改进了通常采用的图像域重采样的方法校正几何失真,通过对图像域的空变滤波去除散焦,这些校正方法适用于聚束模式中正侧视和斜视,而且计算量较小,对斜视数据的校正不会增加运算量,并且通过参数仿真和实测数据处理的实验结果验证了算法的有效性。     

基于极坐标格式算法的地基雷达数据处理方法

近年来,地基合成孔径雷达（Ground-based synthetic aperture radar,GBSAR)被广泛应用于地表形变监测和大型建筑物形变监测。极坐标格式算法（Polar Format Algorithm,PFA）是一种典型的聚束SAR高分辨率成像算法,本文针对地基SAR应用于特定监测目标场景这种应用背景,将极坐标格式算法应用于其中,提出了一种基于极坐标格式算法的地基雷达数据处理方法,建立了地基雷达的成像几何,从信号的相位历程这一角度分析了该方法的基本原理,引进多项补偿因子并提高了方位向的分辨率,最后通过仿真数据和实测数据验证了该理论方法的正确性和可行性。      

基于子孔径包络误差校正的SAR高精度运动补偿方法

目前,SAR正在向体积小、重量轻、功耗低的方向发展,由于受气流的影响,微小型SAR平台极易偏离理想航迹,大幅运动误差造成SAR图像质量严重下降,因此在微小型SAR成像处理过程中对运动误差的精确补偿十分重要。运动误差会造成包络误差和相位误差,传统运动补偿算法往往忽略包络误差的空变性,但是当运动误差幅度过大时空变的包络误差会对成像质量造成严重影响。该文提出与频分子孔径运动补偿算法相结合的包络误差校正方法,该方法消除了空变包络误差的影响,从而改善了成像质量。仿真和实测数据处理结果验证了该算法的有效性。      

星载聚束SAR频域极坐标算法研究

介绍了一种与经典时域极坐标成像算法基本思路及实现步骤类似的频域极坐标算法。首先说明了频域极坐标算法原理及实现步骤。然后分析了时域极坐标算法存在残余视频相位误差的原因及其对成像结果的影响。经推导得出频域极坐标算法从根本上避免了该误差。又对两算法带宽进行研究,指出在高精度的星载聚束SAR成像时,频域极坐标算法不存在时域极坐标算法的距离带宽展宽效应。最后利用星载聚束SAR参数进行仿真,证实了该算法较时域极坐标算法的优势。     

Slant Plane CSAR Processing Using Householder Transform

Fourier analysis-based focusing of synthetic aperture radar (SAR) data collected during circular flight path is a recent advancement in SAR signal processing. This paper uses the Householder transform to obtain a ground plane circular SAR (CSAR) signal phase history from the slant plane CSAR phase history by inverting the linear shift-varying system model, thereby circumventing the need for explicitly computing a pseudo-inverse. The Householder transform has recently been shown to have improved error bounds and stability as an underdetermined and ill-conditioned system solver, and the Householder transform is computationally efficient.     

一种改进的SAR反投影图像相位梯度自聚焦方法

反投影(BP) 算法是一类经典的合成孔径雷达(SAR)成像处理方法。BP在已知航迹条件下可以实现数据的高精度聚焦。但是,BP重建图像中,运动误差导致的目标散焦通常沿着不同的方向存在,残留距离徙动不能严格限制在一个距离分辨率单元内,运动补偿困难。文中提出了一种修正投影栅格的子带宽相位梯度自聚焦(PGA)处理方案。其中,基于数据采集平面的非均匀栅格重建图像,完全去除了目标散焦方向的空变特性。然后,对子带宽分解的反投影数据进行PGA运动补偿并拼接得到全分辨率图像。最后,点目标仿真验证了该方法的有效性。     

超高分辨率机载聚束SAR空变运动误差校正

该文分析了机载聚束式合成孔径雷达(SAR)运动误差的空变性,推导了空变的运动误差与聚束扫描角度、照射区域大小及天线下视角等参数之间的定量关系,针对超高分辨率机载聚束SAR成像运动误差空变效应明显的问题,提出一种基于chirp扰动的距离重采样新方法,并结合图像方位分块处理技术构建了比较完善的运动补偿方案,以弥补传统运动补偿方法在超高分辨率机载SAR成像中的不足。最后,用仿真实验验证了方案的有效性。