双站聚束SAR极坐标格式成像算法

双站聚束SAR(Synthetic aperture radar)相对于双站条带SAR可以达到更高的方位分辨率,其成像算法受到越来越多的关注.本文介绍了双站聚束SAR成像几何关系,建立了回波信号模型,从Dechirp后的回波数据域出发,提出了一种适合双站聚束SAR的极坐标格式成像算法.该PFA算法采用斜视坐标旋转及沿视线方向的极坐标插值LOSPI,更好地利用空间域数据,适用于正侧视和斜视模式成像.最后分析了距离弯曲对成像区域的限制,以及残余视频相位误差对成像性能的影响,并将此算法与不进行Dechirp的PFA算法相比较.实验结果表明该方法降低了数据率和运算量,算法有效、可靠.     

基于去调频技术的斜视聚束SAR成像方法

针对具有方位谱混叠现象的斜视聚束式合成孔径雷达(SAR)成像问题,本文研究了一种基于去调频技术的成像方法.文中首先分析了斜视聚束SAR中的方位谱混叠现象,从理论上找出了斜视角影响方位粗聚焦的根本原因.基于分析结果,引入了回波信号非线性相位校正预处理法,彻底消除了斜视角的影响,从而得到正确的粗聚焦结果.然后基于斜视成像模型,推导了预处理回波信号的方位粗聚焦和精聚焦处理过程.在精聚焦的方位滤波处理中,针对非线性相位校正预处理导致的场景聚焦深度限制问题,提出了一种改进的非线性调频变标(NLCS)算法,实现了回波信号的高精度方位压缩.仿真实验结果证明了文中理论分析的正确性和所提方法的有效性.     

近程合成孔径雷达子孔径数据的成像处理

研究了近程SAR的子孔径数据成像问题。通过时SAR子孔径数据进行的聚束处理，在短时间完成对波束覆盖的目标区域成像并形成“快视”，从而降低成像时SAR载体运动补偿的要求。为解决近距离大前斜视角成像问题并避免复杂的插值计算，成像算法采用了基于波前重构理论的精确的Range Stacking算法。仿真和实际飞行试验数据的成像处理结果证明了本文方法的有效性。     

匀速运动目标的聚束SAR成像特征分析

运动目标的合成孔径雷达(SAR)成像特征是SAR/GMTI系统中进行运动目标检测和成像的基础.以往研究都是在两维可分离条带SAR成像算法条件下讨论目标运动对成像的影响,而很少考虑高分辨聚束SAR成像算法处理后运动目标的成像特征.本文推导了两种典型高分辨聚束SAR成像算法(RMA和PFA)处理后的动目标误差谱表达式,并在此基础上从目标几何定位误差、残留距离徙动和散焦等方面给出了完整的聚束SAR运动目标响应特征分析.最后通过仿真数据处理验证了分析结果.     

大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法

提出了大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法.首先建立了大斜视双基地SAR回波信号模型,并对其距离徙动和方位调频率的变化特性进行了分析;在此基础上,将二维可分离成像算法推广应用到了双基地SAR领域,解决了大斜视双基地SAR回波信号线性距离徙动补偿后方位调频率在方位向出现的空变性问题.算法采用了由平移不变双基地SAR几何关系所确定的新匹配函数,并考虑了3次相位项对成像效果的影响,改善了成像的效果.最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

斜视SAR分数阶距离多普勒成像算法

针对传统距离多普勒(RD)算法在斜视合成孔径雷达(SAR)成像时运算量不足和边缘存在干扰的问题,将传统的RD算法中的匹配滤波用分数阶Fourier变换替代,提出基于分数阶Fourier变换SAR斜视距离多普勒成像(FrRD)算法。理论分析斜视SAR回波信号分数阶Fourier变换域模型,徙动校正在距离分数阶Fourier域方位频域完成,给出FrRD算法仿真流程。仿真结果表明,与传统RD算法相比,FrRD算法成像副瓣更低,成像边界更加清晰,成像时间缩短近一半。     

带距离徙动校正的压缩感知PFA成像方法

目的 极坐标格式算法（PFA）是合成孔径雷达（SAR）聚束模式下的一种高分辨率成像算法,方位向增加孔径长度带来了数据存储和传输的负担,利用压缩感知进行合成孔径雷达成像可以减小采样率,以前的研究往往认为图像是2维可分离的而忽略距离徙动的影响,造成了图像质量的下降。提出一种在方位向利用压缩感知处理的PFA成像算法,可以校正距离徙动,保证压缩感知成像的图像分辨率。方法 在方位向进行压缩感知处理的过程时,采用了随距离空间频率变化的傅里叶基。结果 该方法可以有效代替PFA处理过程中的方位向插值,消除距离徙动的影响,保证距离向和方位向的分辨率。结论 仿真和实测数据的处理结果证明了该方法的有效性。     

基于切比雪夫多项式的双基地前视SAR成像算法

双基地前视合成孔径雷达(SAR)的特殊构型使其距离历程具有双根号和大斜视的特点,给回波信号的成像处理带来困难,也对成像算法的精度提出更高要求,为此提出一种基于切比雪夫多项式的双基地前视SAR RD成像算法.首先,建立双基地前视SAR的几何模型与回波信号模型,指出收发分离构型对二维频谱公式推导过程中驻定相位点求解的影响;然后,引入切比雪夫多项式展开代替传统成像算法中的泰勒级数展开,在此基础上进行双基地前视SAR斜距等效模型和二维频谱模型的推导;最后,通过分析确定双基地前视SAR RD成像算法的相位匹配函数,给出成像算法的完整流程.仿真结果表明,所提出算法可极大减小双基地前视SAR的斜距等效误差与频谱展开误差,有效提高成像算法的聚焦深度和成像质量.     

基于数字聚束技术的双基SAR PFA波前弯曲补偿算法

双基合成孔径雷达（Synthetic aperture radar, SAR）极坐标格式算法（Polar format a lgorithm, PFA）是基于平 面波前假设建立的,在聚焦过程中会引入波前弯曲误差,使聚焦图像出现空变几何失真和散 焦现象。因此,实际应用双基PFA时其有效成像场景的大小通常受到一定限制。本文提出了 一种基于数字聚束技术的双基PFA波前弯曲误差补偿新方法。该方法首先利用数字聚束预滤 波处理将原始的宽波束划分成多个对应不同子场景的窄波束,然后依次对窄波束数据进行补 偿和成像,最后再通过子场景拼接恢复全场景图像。理论和仿真结果表明该方法能够有效地 补偿波前弯曲误差,扩大双基PFA的有效场景聚焦范围。     

机载SAR实时运动补偿和成像的FPGA实现

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)实现机载合成孔径雷达(SAR)实时运动补偿和成像的设计方案。该方案采用重叠子孔径算法和相位梯度自聚焦算法实现空变运动误差的补偿和成像。整个设计集成在一片Xilinx公司的Virtex-IV芯片中。该设计适用于发射线性调频信号的聚束式和条带式SAR数据处理。文中给出了详细的设计步骤,并对资源应用情况和运算速度进行了分析。最终成像结果表明,该设计方案完成了实时运动补偿及成像的功能。     

Numerical simulation of highly squinted spotlight SAR images from complex targets using an amendatory frequency scaling algorithm

In the highly squinted spotlight synthetic aperture radar (SAR) image simulation of complex electrically large targets, the principal difficulties consist of the generation and the processing of SAR echo. Concerning the above two issues, this paper proposed a complete procedure for highly squinted SAR image simulation. Firstly, in order to generate the SAR echo efficiently and accurately, the geometrical optics and physical optics (GO-PO) hybrid method is employed to get the spatial distributed scattering fields, which is an essential step for the generation of SAR echo. Secondly, regarding to the processing of highly squinted SAR echo, the amendatory frequency scaling algorithm (AFSA) is adopted. Compared with the benchmark frequency scaling algorithm (FSA), AFSA eliminates the trouble caused by the range-dependent secondary range compression (SRC) error in high squint mode through the nonlinear frequency scaling (NFS) operation. Finally, according to the complete simulation procedure, SAR images of a complex ship target under different radar parameters are simulated and analysed. The simulation results indicate the performance of AFSA in the processing of highly squinted SAR echo. Meanwhile, the effectiveness and the reasonability of the complete simulation procedure are revealed as well.     

An exact wide field digital imaging algorithm

Abstract

A new imaging algorithm is presented for Synthetic Aperture Radar (SAR) that is exact in the sense that it is capable of producing a complex image with excellent geometrical, radiometrical and phase fidelity. No interpolations or significant approximations are required, yet the method accomplishes range curvature correction over the complete range swath. The key to the approach is a quadratic phase perturbation of the range linearly frequency modulated signals while in the range signal, azimuth frequency transform (Doppler) domain. Range curvature correction is completed by a phase multiply in the two-dimensional frequency domain. Other operations required are relatively conventional. The method is generalizable to imaging geometries encountered in squint and spotlight SAR, inverse SAR, seismics, sonar, and tomography.     

相位梯度自聚焦算法在条带模式SAR中的应用

相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种稳健的高分辨SAR相位校正方法，在SAR领域得到广泛应用。但PGA是对聚束模式成像提出的，不能直接用于条带模式。本文利用两种模式之间的内在联系，将条带模式SAR数据分块处理，等效成聚束模式数据。然后，用聚束照射SAR成保算法实现成像，此时就可以利用PGA完成各决于图像的自聚焦过程，最后将各于固体适当拼揍，从而实现条带模式SAR的PGA处理，外场数据的处理证实了本文方法的可行性，同时，分块处理条带SAR数据实现了聚束照射SAR与条带模式SAR成像算法上的统一。     

SAR海浪方向谱的Monte Carlo仿真

利用Longuet-Higgins线性海浪模型和JONSWAP海浪谱来表示海浪方向谱。在Bragg波散射模型的假设下,推导了海浪谱与SAR图像谱之间的映射变换,它适用于线性海浪的成像范围。采用Monte Carlo方法,可产生具有随机性的海浪方向谱。对于时不变的海面来讲,该方法具有计算效率适中的特点。仿真结果表明,海浪谱与SAR图像谱之间存在着谱的畸变、谱的分裂和方位向谱的移位等特点。     

基于Legendre多项式展开的双基SAR二维频域成像算法

针对任意构型双基SAR基于传统Taylor级数展开斜距方法的边缘点散焦问题,提出了一种基于Legendre正交多项式逼近的双基SAR二维频域成像算法。该算法基于对斜距函数的Legendre多项式展开推导了点目标二维频谱,解除了回波信号距离—方位的耦合,使成像处理更高效。在二维频域对场景区域的点目标采用二维频域成像算法进行成像。该算法改善了场景边缘点的聚焦效果,增加了场景边缘点的聚焦深度。理论推导和仿真结果验证了该算法的有效性和可行性。     

几种提高分布式雷达方位向分辨率方法的分析与比较

分析比较了三种提高分布式合成孔径雷达方位向分辨率的方法:时域扩频,展宽等效多普勒带宽,分辨率虽有提高,但存在频谱混叠,影响成像效果;提高频谱利用率,实现全孔径成像,达到理论分辨率,但多普勒分量提取以及模糊抑制的计算量过大;利用统计分析及估计理论对成像进行空域滤波虽然扩展了清晰成像面积,但没有提高绝对分辨率,且由于矩阵的伪逆操作,计算量惊人。针对上述算法的不足,借鉴扩频思想,提出空间频率滤波方法以改善合成信号的频域特性,从而提高方位向分辨率。给出了仿真结果以说明所提出方法的有效性。