基于子孔径方法的机载SAR实时处理

分析了SAR成像过程中方位压缩的机理,提出了基于方位子孔径处理的机载SAR实时成像算法。该算法将方位压缩过程划分为多个方位子孔径的压缩,然后通过子孔径压缩结果的合成以完成方位压缩,整个过程基于快速傅里叶变换通过串行流水的方式实现。实录数据的成像实验表明,该算法能有效地克服实时成像中长合成孔径带来的困难,获得比较满意的成像质量。     

弹载合成孔径雷达大斜视子孔径频域相位滤波成像算法

弹载合成孔径雷达(SAR)为满足机动性和实时性,常采用大斜视子孔径成像处理;而大斜视SAR成像存在严重的距离方位耦合,时域校正距离走动解决这一问题会带来方位聚焦深度问题。针对方位聚焦深度问题以及子孔径特性,该文提出一种新的子孔径成像算法频域相位滤波算法(FPFA),该算法在无近似瞬时斜距模型下,采用时域校正距离走动,频域校正弯曲,在方位频域引入相位滤波因子校正多普勒调频率和方位向高次项的空变性,并结合谱分析(SPECAN)技术实现方位聚焦。仿真和实测数据处理验证了该算法的有效性。     

Airborne SAR processing of highly squinted data using a chirpscaling approach with integrated motion compensation

Proposes a new approach for high-resolution airborne SAR data processing, which uses a modified chirp scaling algorithm to accommodate the correction of motion errors, as well as the variations of the Doppler centroid in range and azimuth. By introducing a cubic phase term in the chirp scaling phase, data acquired with a squint angle up to 30° can be processed with no degradation of the impulse response function. The proposed approach is computationally very efficient, since it accommodates the variations of Doppler centroid without using block processing. Furthermore, a motion error extraction algorithm can be incorporated into the proposed approach by means of subaperture processing in azimuth. The new approach, denoted as extended chirp scaling, is considered to be a generalized algorithm suitable for the high-resolution processing of most airborne SAR systems     

Extended chirp scaling algorithm for air- and spaceborne SAR dataprocessing in stripmap and ScanSAR imaging modes

Presents a generalized formulation of the extended chirp scaling (ECS) approach for high precision processing of air- and spaceborne SAR data. Based on the original chirp scaling function, the ECS algorithm incorporates a new azimuth scaling function and a subaperture approach, which allow an effective phase-preserving processing of ScanSAR data without interpolation for azimuth geometric correction. The azimuth scaling can also be used for automatic azimuth coregistration of interferometric image pairs which are acquired with different sampling distances. Additionally, a novel range scaling formulation is proposed for automatic range coregistration of interferometric image pairs or for improved robustness for the processing of highly squinted data. Several simulation and processing results of air- and spaceborne SAR data are presented to demonstrate the validity of the proposed algorithms     

一种高分辨率合成孔径雷达并行成像实现

并行处理是快速处理合成孔径雷达数据(SAR),实现实时处理的有效途径.本文采用了一种细粒度的并行算法实现SAR成像,将原始数据划分为子孔径数据,并分配给并行机的各节点,使用针对子孔径的CS处理和方位向子孔径算法,对各节点的数据进行处理.通过在并行机SGI Origin2000平台上的实验证明,该算法与中粒度并行CS成像算法相比,能有效地减少通信量,有利于成像处理的并行扩展,同时获得更好的分辨率.     

机载合成孔径雷达子孔径实时处理方法研究

分析了机载合成孔径雷达天线口径对成像处理的影响。比较了方位向预滤波降采样方法与子孔径处理方法各自的优缺点。针对子孔径处理方法，提出了一种实时处理系统的结构。最后以实际处理结果对以上各点进行了验证。     

一种基于脉冲压缩的机载条带SAR重叠子孔径实时成像算法

该文提出了一种基于距离向脉冲压缩体制的机载条带SAR重叠子孔径(OSA)实时成像算法,可直接应用于未采用去斜接收技术的条带机载SAR实时成像处理系统。该算法在距离向采用脉冲压缩技术、方位向采用OSA信号处理方法,能够在成像过程中完成距离徙动校正并消除空变相位误差,得到条带模式下的高分辨率图像。首先分析了条带模式SAR几何关系,然后在脉冲压缩体制下建立了回波模型并对成像流程进行了详细的数学推导,最后对运算量、存储量与成像范围进行了计算分析,对点目标数据进行了仿真,利用实时处理平台对原始数据进行了成像,验证了算法的高时效性。      

斜视模式SAR的子孔径算法分析及实现

该文根据传统的子孔径算法提出了适用于斜视情况的改进的子孔径算法,该算法可以明显改善图像的质量,并有助于自聚焦算法的收敛。同时,该文还提出了一种适用于该算法结构的自适应调整比例因子的图像域杂波锁定方法,可以大大加快收敛速度并提高收敛精度。该文还详细讨论了改进的子孔径算法对存储容量的要求,提出实时处理情况下的算法流程,分析了算法的计算量并与R-D算法做了相应比较。     

Improved algorithm for stripmap SAR imaging

This paper proposes a calibrated method for quasi-broadside side-looking mode SAR imaging with small squint angle and an improved method named as phase alignment algorithm of subaperture reference signal. The calibrated method adopts subaperture spotlighting algorithm of broadside mode to image the real data of quasi-broadside mode SAR, then based on the obtained image the small squint angle is estimated and the calibrated subaperture spotlighting algorithm of squint mode is employed to obtain the final image. The calibrated method can calibrate the abnormal region and obtain the correct image. The phase alignment algorithm of subaperture reference signal adjusts phases of respective subaperture reference signals in order to make them be in phase and constructs a new spotlighting window function for SAR imaging. Theoretical analysis shows that with the same sample data, the improved method can increase SAR imaging area in azimuth dimension. The methods are verified by the results of computer simulation.     

星载聚束式SAR改进的Frequency Scaling成像算法

本文提出一种适用于星载聚束式合成孔径雷达(SAR)的改进Frequency Scaling算法.基于斜视距离等效模型,推导出改进的FS算法,给出改进的FS因子和相关因子以及算法的实现步骤.在斜视情况下改进的FS因子可避免距离向频谱混迭,并可进行更精确的二次距离压缩,改进的方位因子可以减小算法所需要的方位时间展宽,提高方位处理效率.为解决高分辨率星载聚束式 SAR脉冲重复频率(PRF)过高等问题,在算法中结合了子孔径处理,并分析了采用子孔径处理的必要性及其实现方法.最后,通过计算机仿真,验证了算法的有效性.     

A new subaperture approach to high squint SAR processing

A high squint subaperture (HSS) algorithm was developed from the perspective of a strip map synthetic aperture radar (SAR) system and has the ability to focus SAR data at extremely high squint angle of 55° with less than 1.27% mainlobe expansion or even higher squint angles if larger mainlobe expansion can be tolerated. The unique characteristic of this algorithm is that the subapertures are formed by multiplying the received signal with a set of overlapped complex conjugated reference signals where the chirp rate varies in the azimuth direction. This is done to solve the range focus problem that arises after the azimuth input signal undergoes the range walk removal procedure. As the IISS algorithm only involves short fast Fourier transforms (FFTs) and avoids interpolation, it is computationally efficient and allows for small data buffers and facilitates hardware real-time implementation. The distinct feature of this algorithm is its simplicity of implementation, which is vital in real time processing and motion compensation when the squint angle may be changing continuously     

一种可使MD自聚焦算法失效的SAR干扰方法研究

在SAR成像中，MD算法是一种对多普勒调频斜率进行估计的自聚焦处理过程。文章提出一种转发式SAR干扰方法，通过在子视图像中产生位置互不重叠的假目标，可以使MD算法对多普勒调频斜率估计失效，从而降低SAR图像质量。最后给出了计算机仿真，验证了此干扰方法的可行性。     

用ADSP21062高速信号处理系统实现机载SAR实时成像处理器的方位向处理

机载SAR实时成像处理器可以在载机飞行的同时获得高分辨率的SAR图像,对于实时监测、军事侦察等应用具有重要意义。实时成像处理器就是用高速数字信号处理系统来实时地实现SAR的成像算法。该文介绍SAR实时成像处理器方位向处理部分的研制,该部分采用了自行开发的、基于ADSP21062的高速信号处理系统,8片ADSP21062被安排在4个并行处理通道中,具有960MFLOPS的峰值处理速度,优化的软件设计保证了硬件资源的利用效率。仿真测试和外场实验证明了该系统的设计是成功的。该文对方位向处理部分的实现原理、硬件结构、软件设计进行了详细介绍。     

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

该文主要讨论了弹载侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正及其误差分析问题。由于要求成像的过程中,弹体的高度在不断减小,SAR图像存在严重的几何失真,该文根据成像过程中的几何关系,说明了采用子孔径RD算法获得的SAR图像几何失真的校正方法,着重对校正后图像的几何失真误差进行了分析,通过成像处理仿真试验验证了几何校正方法以及误差分析的正确性。     

发射机固定的斜视双基地SAR的NLCS算法

针对发射机固定的斜视双基地SAR新成像雷达体制,建立了雷达信号的回波模型,推导了此模型下的非线性Chirp Scaling算法（NLCSA）。仿真证明,该算法可对双基地SAR在较大的斜视角下,不进行插值操作而实现精确的距离徙动枝正,得到聚焦良好的SAR图像,其处理速度快,非常适合斜视双基地SAR的高速并行信号处理。     

合成孔径雷达子孔径相位定标方法分析

斜距定标技术是获取高精度SAR(Synthetic Aperture Radar)图像的重要环节之一。传统斜距定标方法通过POS(Position and Orientation System)数据和地面控制点坐标对斜距进行测量,对POS系统的精度有很高的依赖性,且需要获取地面控制点的精确位置信息。为降低斜距定标对POS精度与地面控制点位置精度的要求,该文提出了一种基于子孔径相位的定标方法,通过构建基于SAR子孔径相位的测角模型,利用Cramer-Rao界定量分析其测角精度,并给出了子孔径相位的测距定标模型与精度分析。文章最后分析了子孔径相位定标方法的优势。      

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。      

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。      

基于方位谱分析的斜视TOPS SAR子孔径成像方法

斜视TOPS SAR成像处理需要解决3大问题:方位频谱混叠,距离和方位耦合严重,方位输出时域混叠。针对上述问题,该文提出一种基于谱分析的子孔径成像处理方法。首先对子孔径数据在时域适当进行扩展并获取无模糊的2维频谱,然后采用修正的距离徙动算法进行距离徙动校正和距离脉冲压缩,最后在方位频域对子孔径信号进行拼接处理,获得全孔径信号无模糊的方位频谱并结合谱分析技术将信号聚焦在方位频域。仿真结果验证了该算法的有效性。     

一种新的机载SAR回波高阶多项式相位误差提取方法

当载机在SAR回波方位子孔径时间内运动较复杂时,二次相位误差模型不能准确描述载机运动造成的相位误差。针对此情况,该文借鉴PACE算法的思想,提出了一种提取SAR回波中时域高阶多项式相位误差的TPACE算法。TPACE算法将图像对比度函数作为目标函数,以时域高阶多项式相位误差模型系数作为自变量,通过最优化方法提取时域误差系数。文中详细推导了对比度函数关于误差模型系数的梯度表达式,分析了TPACE与以往提取时域高阶多项式相位误差的算法计算量之差别。实际超宽带SAR回波数据处理结果表明,TPACE能有效提取时域高阶多项式误差,是一种计算量相对较小的SAR自聚焦算法。