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。      

高分辨率宽测绘带Scan SAR压缩感知成像算法研究

高方位向分辨率和宽测绘带对合成孔径雷达（Synthesis Aperture Radar, SAR）系统设计提出了矛盾的要求。为获得高分辨率宽测绘带地面图像,提出了一种基于扫描模式SAR（Scan SAR）及压缩感知（Compressive Sensing, CS）理论的解决方法。Scan SAR可获得宽测绘带,然而各子测绘带方位向照射不完整,导致了低的方位向成像精度。所提出的方法首先对子测绘带数据进行方位向补零,并完成距离压缩和距离徙动校正;在方位向有效数据行中进行随机取样构成新的数据矩阵;根据取样指标集构建合理的重建矩阵,通过ROMP算法重建出完整的方位向点目标位置信息;通过子测绘带图像拼接,即可获得高分辨率宽测绘带地面图像。仿真结果表明了所提出方法的有效性。      

FDA-SAR高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法

由于多普勒模糊和距离模糊的制约,星载合成孔径雷达（SAR）成像方位高分辨率和宽测绘带成像之间存在严重的矛盾.针对这一问题,该文提出了基于频率分集阵列（FDA）SAR系统的高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法.该方法基于FDA的距离维可控自由度,利用FDA发射导向矢量的距离和角度二维依赖性,在空间频率域实现距离模糊回波的分离并对不同距离模糊区域分别进行成像处理,解决了星载SAR成像测绘带宽对方位高分辨率的制约问题.仿真实验验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于方位向波束扫描的宽测绘带SAR方法研究

宽测绘带合成孔径雷达(SAR)是目前SAR研究的一个热点问题，在需要全球动态观察或高重复周期观察局部地区的应用中都希望能进行宽测绘带成像。在宽测绘带SAR方法中的关键问题是如何在混叠的信号中提取出各个子测绘带的回波，在现有的宽测绘带SAR方法中多数是基于距离向多波束、距离向脉冲编码、距离向自适应聚焦等方法区分各个子测绘带的回波。文中提出了一种基于方位向波束扫描的宽测绘带方法，可以在方位向频谱上区分各个子测绘带的回波，从而在保持SAR分辨率的情况下扩展测绘带。     

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。     

环视SAR几何失真校正误差分析及补偿技术研究

环视合成孔径雷达(circular-scan SAR)主要用于在导弹精确末制导中进行景象匹配,成像几何精度对最终的目标定位至关重要。由于GPS/IMU测量误差的存在,使得环视SAR在采用基于GPS/IMU的成像几何失真校正方法进行校正后图像仍存在一定的失真。该文分析了环扫天线扫描角度误差和天线相位中心(APC)位置测量误差对成像几何失真校正的影响,并针对环视SAR的特点提出了有效的基于数据的运动参数估计方法。实测数据处理结果验证了分析的正确性及补偿方案的可行性。     

幅相误差对多发多收模式SAR成像影响分析

方位多通道SAR系统采用数字波束形成技术(Digital,Beam-Forming,DBF),有效解决了高分辨率与大测绘带之间的矛盾实现了高分辨率宽测绘带对地观测多发多收模式是方位多通道SAR未来的发展方向。建立了通道幅相特性误差和天线相位中心误差两类误差影响下的回波幅相误差模型,通过对方位向信号脉冲压缩的数学推导,求出了多发多收模式下回波信号的假目标位置和峰值假目标比的解析表达式,从理论上分析了以上两类误差对该系统成像性能的影响。通过点目标成像仿真,验证了公式的正确性,得出了各类成像性能指标随各类误差变化的曲线。     

MIMO-SAR技术发展概况及应用浅析

多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)是近年来提出并备受关注的一种新型雷达成像模式,通过多天线同时发射、多天线同时接收的工作方式能够获得远多于实际天线数目的等效观测通道,为解决常规SAR面临的方位向高分辨率与宽测绘带指标相互矛盾、弱小慢速运动目标难以检测等难题提供了更为有效的技术途径。该文围绕MIMO-SAR成像技术及其应用展开论述,从距离分辨率增强、3维下视成像、高分辨率宽测绘带成像以及动目标检测等方面综述了MIMO-SAR的研究状况,分析了系统的体制优势和不足,进而归纳了MIMO-SAR研究中的若干关键技术问题,最后对其应用前景进行了展望。     

一种子空间投影的高分辨宽测绘带SAR成像通道均衡方法

结合数字波束形成技术,多通道SAR可以有效克服天线最小面积的限制,从而实现高分辨率宽测绘带的合成孔径成像。然而通道之间的幅相误差以及基线误差等因素严重影响数字波束形成解模糊操作。该文提出了一种针对高分辨宽测绘带(HRWS)的多通道SAR通道间误差校正方法。该方法考虑了通道误差的多普勒空变性,利用信号子空间和噪声空间的正交性实现对包括基线误差,阵元误差等综合通道间幅相误差的快速优化估计。实测数据验证了方法的有效性。     

多通道SAR误差估计与补偿方法及其实测数据验证

多通道SAR系统能够突破最小天线面积条件的约束,同时获得宽测绘带、高分辨率的SAR图像。相对于单通道SAR系统,多通道系统中存在更多的误差源,这将大大降低SAR图像的质量。利用一组三通道SAR实测数据作为实验对象,根据各种误差源对SAR成像处理的影响,对系统中可能存在的各种误差源进行了分类并给出相应补偿方法。实测数据的处理结果验证了以上方法的有效性。     

滑动聚束SAR成像模式研究

滑动SAR是一种新颖的SAR成像模式,它通过控制辐照区在地面移动的速度来增加方位向相干累积的时间,从而提高SAR方位向的分辨率。该文从成像机理、回波方程、分辨率、天线扫描以及测绘带宽等方面对滑动聚束SAR进行了详细分析,并且给出了滑动聚束SAR的波数域成像算法。通过对条带SAR,聚束SAR,滑动聚束SAR的比较,可以看出条带SAR和聚束SAR都是滑动聚束SAR的一种特例。     

利用分布式小卫星InSAR系统获取宽域、 高分辨率、高精度三维地形

 传统星载SAR系统受最小天线面积条件的限制,其横向分辨率与测绘带宽度相矛盾,无法同时实现大测绘带和高横向分辨率.分布式小卫星SAR系统可使这一矛盾得到解决.当分布式小卫星的构形为三维超大立体阵时,还可以同时获得地面场景的高度信息.然而,三维超大立体阵构形的分布式小卫星InSAR系统对数据处理提出了很多挑战.其中,数据配准(宽带阵问题)和自适应处理时样本的选取问题是两大关键挑战.本文的研究目的在于解决分布式小卫星InSAR系统所面临的这些问题,以实现大测绘带、高分辨率和高精度的三维地形重构.仿真实验结果证明了本文方法的有效性.     

天线阵列编码合成孔径成像

合成孔径雷达(SAR)方位理论分辨率为天线长度的二分之一,使得SAR高分辨率、远距离成像对天线的要求相互矛盾。该文提出了对天线阵列编码的合成孔径成像方法,通过将长天线分解为子阵、发射不同的信号进行阵列编码、协同工作,提高空间能量利用率,实现子阵小天线的高分辨率以及全阵列长天线的高增益,从而解决了高分辨率与远距离成像难以同时兼顾的问题。在介绍阵列编码基本概念的基础上,给出了阵列编码雷达成像模型及处理流程,对系统的分辨率、信噪比、脉冲重复频率(PRF)及距离方位模糊等性能进行了理论分析与探讨。在飞行测试实验中,用4个子阵获取了方位分辨率优于0.1 m、幅宽超过8 km的连续条带图像,打破了传统SAR采用聚束模式实现高分辨率时只能小范围成像的制约,新方法为解决传统SAR的原理限制问题提供了有效的途径。同时,通过阵列编码扩展了信号维度,为雷达系统能力的增强提供了技术基础。理论分析及实验结果验证了该文天线阵列编码方法的显著优势及工程实现的可行性。     

利用子阵处理提高天基SAR的性能

未来天基SAR向大场景区域、高分辨率方向发展．不仅要求监视大场景区域内的固定目标，而且要求能够同时对其中的运动目标进行指示。利用多个接收子阵并结合文中提出的空时处理方法，可同时实现大观测带、高分辨率SAR成像和地面运动目标检测。     

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SPECAN卷积的聚束式SAR宽场景高分辨成像算法

针对聚束式SAR成像,提出了一种基于谱分析（SPECAN）卷积的宽场景高分辨成像算法。该算法主要利用SPECAN卷积对回波方位实现了多普勒去模糊,推导二次相位补偿项,可实现信号支撑区相干性恢复。利用SPECAN卷积和相位补偿实现了信号二维频谱解模糊,同时保持了相位规律,所以可利用高精度的距离徙动算法（RMA）实现高分辨聚焦。区别于传统的聚束式SAR成像算法,基于SPECAN卷积的算法不引入近似,可应用于大场景高分辨聚柬成像。仿真试验验证了该方法的有效性和优越性。     

捷变PRF技术在斜视聚束SAR中的应用

该文关注一种新型的斜视聚束SAR模式,其采用捷变脉冲重复频率(PRF)技术来增加高分辨率成像时的距离向测绘带宽。聚束SAR利用波束旋转来增加方位向分辨率。然而,高分辨率和大斜视的成像要求会导致较大的距离单元徙动(RCM)。PRF固定不变(即接收窗固定)时,为了保证方位向数据获取时间内所有的回波脉冲能被完整接收,距离向测绘带宽对应的时间宽度必须小于接收窗宽度。为了消除RCM对测绘带宽的影响,该文将PRF沿着方位向时间连续地改变(捷变),使得接收窗的变化与瞬时斜距的变化一致。首先推导了PRF的变化规律,然后利用一种改进的后向投影算法(BPA)对回波数据成像,最后通过仿真实验验证这种SAR模式及对应的成像算法。      

Conceptual Performance of a Satellite Borne, Wide Swath Synthetic Aperture Radar

A satellite borne synthetic aperture radar can image a wide swath in the order of 700 km with one-look 100-m resolution. If the design meets the ambiguity constraints at the far edge of the swath, the maximum swath width is independent of both radar wavelength and shape of the physical antenna aperture. The antenna pattern can be a pencil beam scanned in the elevation plane, or a fan beam formed by a long antenna. The scanning pencil beam antenna may be a phased array or multiple-feed reflector which may be more practical than a long antenna to image a wide swath. Design performance trade computations are presented involving resolution, swath width, antenna area, average transmitter power and digital data rate.     

基于频域扩展和SPECAN的全孔径TOPSAR成像算法

TOPSAR(Terrain Observation by Progressive scans SAR)是星载SAR的一种新工作模式,这种工作模式在保持ScanSAR宽测绘带优点的同时,解决了扇贝效应(scalloping)等问题,具有广泛的应用前景。针对TOPSAR信号在时域和频域都混叠的特点,该文提出了一种新的全孔径TOPSAR成像算法,算法利用频域扩展来解决TOPSAR的频域混叠问题,利用SPECAN(SPECtral ANalysis)技术来避免输出图像时域混叠,结构紧凑,处理效率较高。通过点阵目标和分布目标的仿真来验证了算法的有效性,并分析了算法的计算量,通过与几种现有的全孔径成像算法对比,说明了算法的高效性。