星载SAR DPCMAB技术的方位向非均匀采样研究

在星载SAR分离相位中心方位多波束(DPCMAB)系统中,发射脉冲盲区和星下点回波盲区的存在会引起方位向非均匀采样,从而在方位向冲激响应的主瓣两侧产生不期望的尖峰。该文采用Spectral-Fit法和时域重构法在不影响图像性能的基础上,消除了非均匀采样带来的影响。最后通过对两者运算量的分析,指出时域重构法优于Spectral-Fit法。     

PRF可变的星载方位向多相位中心多波束SAR

方位向多相位中心多波束(DPCA)SAR可以解决测绘带宽和分辨率之间的矛盾,但严格限制了对脉冲重复频率(PRF)的选择。该文分析了方位向信号的频谱,给出了当PRF偏离理想值时均匀采样方位谱的重构方法,提出了PRF可变的DPCA模式。计算机仿真验证了新模式的正确性。     

非均匀采样对偏置相位中心多波束SAR性能影响的分析

该文从理论上推导了方位向的非均匀采样对偏置相位中心多波束SAR性能的影响。分析表明方位向的非均匀采样会造成脉冲压缩的主峰两侧存在虚假峰值,同时它会造成脉冲压缩主峰增益降低、主峰展宽。文中给出了峰值-假目标比及主峰增益损失的计算公式,表明了它们与不均匀性及方位向过采样率等因素之间存在定量关系。这些公式的正确性通过仿真得到了进一步验证。     

SAR方位向非均匀采样频谱重构算法及误差分析

SAR DPCMAB（方位向多相位中心多波束模式）能够提高方位向采样率,同时却带来非均匀采样的问题,通过频谱重构算法能够有效恢复原信号频谱。但是在SAR传感器运行过程中存在通道特性不一致、采样时刻偏差、噪声等干扰因素,导致重构后的信号出现频谱噪声,重构精度受到影响。文中通过对混叠干扰因素后的非均匀采样LFM信号进行频谱重构,分析各种干扰因素变化与重构误差的关系。通过仿真,得到了干扰条件下的重构频谱,并通过改变干扰条件进一步得到了频谱误差与干扰强度的关系曲线。仿真结果表明．超过一定阈值后,随着干扰强度的增加,重构频谱误差呈线性增长趋势,最终逼近重构前非均匀采样时的频谱误差。     

利用相位中心偏移方位多波束来实现宽测绘带SAR成像

该文提出了一种基于相位中心偏移方位多波束的宽测绘带星载SAR实现方案。通过在方位向上配置相位中心偏移的多个波束使雷达在一个脉冲周期内完成多个多普勒历程的信号采样,显著降低系统对脉冲重复频率的要求,实现宽测带SAR成像。针对卫星速度的非恒定性和不同波位所需PRF的多样性造成的方位信号非均匀采样,该方案采用了多通道信号重建技术来恢复均匀采样信号的算法。与采用高轨技术和分布式技术的宽测绘带SAR方案相比,这种方案的技术难度较小、易于实现。     

数字式波束形成在星载双基和多基SAR中的优越性

在单一发收卫星SAR(合成孔径雷达)系统中,地面成像幅宽受天线长度限制,而载荷重量受发射条件的限制,发射大天线的SAR卫星是困难的.因此,将发和收分开成双基SAR,并在接收天线的高度上和/或方位上采用数字波束形成就有明显好处.若采用多接收卫星组合则单星SAR天线可做得很小,有利于降低成本.     

周期性非均匀采样实现星载SAR高分辨宽测绘带成像

针对单通道星载SAR系统高分辨与宽测绘带之间的矛盾,该文提出了一种周期性非均匀采样的解决方法。该方法利用非均匀的方位采样,避开距离盲区的重叠,使得相同距离单元的盲区最多出现在一个采样通道内;然后利用方位采样的周期性,构造出等效的多通道数据,通过多通道解模糊的方法实现方位信号频谱恢复。文中还详细分析了非均匀采样的优化设计方法。最后仿真实验验证了该文方法的有效性。     

调频连续波SAR方位多波束成像

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)结合了调频连续波和合成孔径雷达的双重优点,不但体积小、造价低廉,而且还可以高分辨率成像.在无人机和临近空间飞行器的应用方面前景广阔.对于常规SAR,方位分辨率和宽测绘带的矛盾限制了其更广泛的应用,且FMCW载波泄露问题影响其探测距离从而影响测绘带.为此,以距离多普勒成像算法为基础,探索使用多相位中心方位多波束技术实现FMCW SAR的高分辨率宽测绘带成像,最后通过仿真验证了方位多波束成像方法的有效性.     

对SAR的方位向间歇采样转发干扰

立足于干扰机天线收发分时体制,研究了方位向间歇采样转发干扰方法。其核心思想是对SAR发射的脉冲串信号进行间歇采样和存储,再经一定处理后恢复为模拟信号在下一个或数个脉冲重复周期转发出去形成干扰,然后利用SAR方位向匹配滤波特性,就可以形成方位向多假目标欺骗的效果,避开了高速采样和同时收发高度隔离的难题。理论分析了方位向间歇采样转发干扰的原理和干扰效果,指出了间歇采样周期、占空比及干扰组数等关键参数对干扰效果的影响,通过仿真实验进行了验证。研究结果表明,方位向间歇采样转发干扰是种有效的、易于工程实现的干扰样式。      

基于方位向多波束-多相位中心的星载SA R多维波形编码技术研究

通过方位向多波束与多相位中心结合,采用方位向-快时间二维波形编码发射技术获得了星载SAR系统高分辨-宽测绘带成像的优良性能。所提方案在发射端的方位向采用脉内扫描形成多个方位窄波束,以减小子多普勒带宽,距离向通过波束展宽获得宽测绘带;在接收端沿距离-方位向形成多个等效相位中心,通过俯仰DBF技术分离各子波束回波信号来抑制距离模糊,方位向通过谱重构方法解方位多普勒模糊,并通过多个子多普勒谱拼接获得方位高分辨。文中研究了本系统的主要系统参数典型设计及性能优势。仿真结果表明,该系统能有效的完成高分辨-宽测绘带任务,相对已有的其它星载SAR系统,系统性能优势明显,系统结构更加轻便灵活。     

星载SAR方位模糊研究

本文根据方位模糊产生机理详细分析了方位向成像处理参数、波长、方位方向图副瓣对方位模糊的影响.通过分析可知:方位分辨率相同时,低频段SAR系统模糊问题更严重,但可通过提高重频、压低方向图副瓣电平等方法可改善方位模糊,最后仿真验证了上述结论并给出改善方位模糊的设计考虑.     

基于非均匀采样的小卫星多通道SAR无模糊成像

当小卫星天线不满足最小天线面积约束时,则出现距离或者方位模糊,无模糊的高分辨成像是小卫星SAR成像处理的关键.本文提出利用分布式小卫星或者小卫星天线的多通道回波数据,在满足广义采样定理的条件下通过插值恢复出无模糊的全方位带宽信号,实现高分辨成像.实验证明,该算法具有操作简单,运算效率高的优点.     

一种非均匀采样下小信号的检测方法

非均匀采样由于其具有不受采样频率限制、频率分辨率高以及抗混叠等优点,使得其应用十分广泛。但非均匀采样会引起信号的频谱噪声,这样使得非均匀采样下小信号的检测不易实现。本文分析了非均匀采样引起频谱噪声的原因,提出一种基于非均匀采样的小信号检测方法。该方法根据非均匀采样检测得到的大幅度信号,应用陷波器将其消除,降低了由大信号引起的频谱噪声,从而检测出小信号。文中详细说明了陷波方法的原理、陷波器宽度和深度的选择、陷波器中心频率的确定以及陷波器在非均匀采样下的应用,最后给出实验结果。理论和实验表明,基于非均匀采样的陷波方法是一种行之有效的信号频率检测方法,使用该方法处理信号可以得到准确的频率估计效果,检测出信号幅度相差100倍以上的多个信号频率。     

一种抗混叠的非均匀周期采样及其频谱分析方法

非均匀采样可以突破采样定理的限制,但非均匀采样信号的频谱在所有频率段均存在混叠频谱噪声,这些频谱噪声会淹没真实信号中的一些频谱幅度较小的信号,使得非均匀采样无法检测小信号。本文提出一种非均匀周期采样方法,该方法既具有非均匀采样抗混叠的特性,又具有均匀采样的消除混叠频谱噪声的特点。文中详细分析了非均匀采样产生混叠频谱噪声的原因,提出了基于非均匀周期采样的傅里叶变换方法,并给出了实验结果。理论和实验表明,非均匀周期采样方法是一种行之有效的采样方法。     

方位多通道合成孔径雷达数据重建方法

多通道合成孔径雷达可以突破传统SAR不能同时实现高分辨宽测绘带的限制,是SAR发展的必然趋势,在成像处理时,它必须重建方位均匀采样数据。该文提出了一种基于降升调频斜率技术的处理方法,利用线性调频信号特性对方位非均匀数据进行解线性调频处理,然后采用升采样参考函数进行逆解线性调频处理,即完成方位数据的均匀重建。文中给出了信号处理流程,并与重建滤波器组法进行了比较。仿真结果证明了理论分析的正确性。     

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。     

一种基于FIR滤波器的非均匀小波周期采样方法

针对Shannon采样定理只能处理带限信号和要求采样率不低于Nyquist率的缺陷,研究了小波空间中的一种非均匀周期采样理论,给出了定理成立的条件及其突破Nyquist率限制的理论依据,将采样理论扩展到了非带限信号领域。对于紧支尺度函数张成的子波空间中的任意信号,可以利用非均匀周期采样所得的样本以及正交镜像滤波器理论求出其小波系数的估计值,进而得到信号的重建表达式。该方法在信号重建的过程中用到的全是有限冲击响应滤波器,避免了无限冲击响应滤波器的出现,降低了实际物理实现的难度。计算机仿真结果表明该方法是切实有效的,信号重建的相对误差小于1%。