方位数字波束形成SAR系统的性能分析

讨论了数字波束形成(DBF,digital beamforming)技术在星载合成孔径雷达(SAR,synthetic aperture radar)系统中的应用.详细讨论了天线尺寸,方位分辨率,脉冲重复频率等系统参数,分析了数字波束形成SAR系统的性能,并与常规SAR系统的这些参数做了比较.分析表明,在SAR系统接收端应用数字波束形成技术可以在实现高方位分辨率的同时展宽测绘带.     

基于矩阵束方法的星载MEB SAR俯仰向DBF处理方法

俯仰向数字波束形成(DBF)处理是距离向多波束体制(MEB)星载合成孔径雷达(SAR)系统实现较高分辨率、超宽幅成像的关键。但是,由于存在卫星姿态误差等因素的影响,星载MEB SAR系统的DBF接收波束指向会出现偏差,这将导致在对具有强散射体的区域(如存在船舶的海面、港口等区域)进行成像时会出现鬼影目标。针对这一问题,该文提出一种基于矩阵束方法的俯仰向DBF处理方法。首先对俯仰向通道回波数据进行匹配滤波处理,并根据预设阈值寻找强散射体的峰值位置;然后利用矩阵束方法准确估计强散射体的波达角;最后利用这些信息调整俯仰向DBF加权矢量,确保DBF接收波束指向正确,从而消除鬼影目标的干扰。仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于脉内波束指向的单相位中心多波束星载SAR系统接收端DBF处理

该文将单相位中心多波束(SPCMB)星载SAR系统与脉内波束指向相结合,有效地解决了传统SPCMB- SAR系统方位模糊较大的问题。该文推导了接收端方位向、距离向及2维联合数字波束形成(DBF)的处理方法,并归纳出先方位向DBF后距离向DBF,先距离向DBF后方位向DBF,以及2维DBF 3种处理流程。同时分析了该系统的主要系统参数,对比了3种处理流程的数据率和计算复杂度。仿真验证了3种处理方法的有效性,并通过模糊度分析证明采用该系统能降低方位模糊和距离模糊,有效实现高分辨率宽测绘带成像。     

超分辨阵列处理数字波束形成

介绍了超分辨波束形成的最小方差法和零点预处理波束形成法.并提出了一种新的波束形成方法——子空间分离的波束形成法。通过将空间分成信号子空间和其正交补空间,并将加权向量归并到正文补空间,从而给出了对信号方向置零的最小方差波束形成方法。     

几种数字波束零点形成方法的比较

在概述数字波束零点形成加权结构的基础上,给出了幅度相位加权、仅相位加权和混合控制加权三种算法,并进行了比较：幅度相位加权方法形成零点的效果最好,但算法比较复杂;仅相位加权算法运算简单、有利于硬件实现,但只在零点处于特定位置时效果较好;混合控制加权算法实现灵活,但对受控阵元位置要求较高,具有较强的发展潜力。文中最后采用计算机仿真验证了理论分析结果。     

数字多波束形成系统的分析设计

数字波束形成技术在阵列信号处理中应用愈来愈广泛，采用数字波束形成技术实现多波束具有很高的灵活性。论文对数字式多波束形成系统进行了较详细的分析，对工程设计中波束宽度、影响波束合成效率的主要因素进行了仿真分析，对系统的幅相校准方法进行了讨论。文中给出设计完成后的系统硬件及说明。     

中继卫星SMA系统反向链路多波束形成技术

对中继卫星SMA(S频段多址)反向链路多波束形成开环数字波束形成算法（DBF）、3种闭环自 适 应数字波束形成算法进行了分析,通过试验验证了开环波束形成算法和闭环波束自适应 形成算法的可行性。试验结果表明,在飞行器捕获、跟踪的不同阶段,采用开环波束形成与 自 适应波束形成相结合是SMA反向链路波束形成的最优方式。     

战术机载雷达的数字波束形成技术

数字波束形成阵列结构有望获得明显优于现有天线结构的性能优点。文中，我们试图指明和提出实际数字波束形成阵列系统的某些关键性问题，并就我们“设想”中的超宽带数字波束形成阵列进行讨论。这是一原理性阵列，将随着新一代器件的出现而在不远的将来得以实现。文中还集中论述了高性能战术机载雷达应用的近期构想，战术机载雷达应用要求有极大动态范围的信号来检测强杂波中的小目标。最后，还将对接收机的选择，动态范围的考虑，处     

雷达数字波束形成技术的研究

介绍伪码连续波雷达数字波束形成器的原理，组成及实现方法，它能对来自１６个源接收阵列的复信号在０．２５μｓ内完成一次波束运算，同时形成４个波束，最后给出测试结果。     

基于两维相位编码的距离模糊抑制方法

该文提出一种基于两维相位编码的距离模糊抑制方法,该方法通过在发射端发射一种两维相位编码的波形,接收端在进行匹配滤波时,距离模糊信号相对于目标信号而言在两维频谱上都会产生偏移。在信号处理阶段,可以针对此频谱差异构造滤波器,实现对距离模糊能量的有效抑制,降低整个测绘带内的距离模糊比,提高合成孔径雷达(SAR)图像质量。点仿真和面仿真结果都验证了该方法的有效性。     

一种改进的星载SAR俯仰向DBF处理技术

在星载SAR系统的高分辨率宽测绘带成像应用中,为了增大接收增益,提高回波的信噪比,可利用数字波束形成(DBF)技术实现俯仰向多通道接收并处理回波信号。该文分析并推导出了俯仰向通道的响应函数。基于这一结果,提出了一种时变加权与FIR滤波相结合的DBF处理方法,并且给出了系统实现框图。与其它DBF方法相比,该方法能在不增加系统实现复杂度的前提下,实现对长脉冲的接收增益最大化与系统性能最优化。仿真结果表明,该方法能够近似达到理论上的系统性能最优值。     

Performance analysis of azimuth electronic beam steering mode spaceborne SAR

Pointing angle and pattern of the antenna can be changed swiftly to actualize the azimuth beam scanning by using electronic beam steering, which makes the Synthetic Aperture Radar (SAR) system more flexible and achieve a high resolution or cover a long strip within short time span. When the pointing angle is steered away from boresight, some aberrations may appear on the antenna pattern, e.g., the grating lobe appears, the main lobe gain decrease, and antenna pattern broadens, e.g., the aberrations result in the worsening of system performance, and complicate the corresponding performance analysis method. Conventional computation methods of performance parameters do not account for the rapid change of the antenna pattern. It introduces remarkable errors when the scanning angle is large. In this paper, a method of calculating performance parameters is proposed for the beam steering mode, which achieves the parameters by the energy accumulation in time domain. Actually, the proposed method simulates the working process of SAR and obtains accurate performance parameters. Furthermore, we analyze the effects of the grating lobe on the Azimuth Ambiguity to Signal Ratio (AASR), and present the generic Pulse Repetition Frequency (PRF) choosing principle which can also prevent the ambiguous area from weighting by the grating lobe. Finally, the effect of the antenna configuration on the performance parameters is analyzed by a system example.     

双基星载HRWS-SAR系统俯仰向DBF处理技术

双基星载高分辨率宽测绘带SAR系统(HRWS-SAR)利用数字波束形成技术(DBF)将俯仰向多通道的回波信号进行快时间域的相干合成,DBF处理性能必然受到双基构型的影响。该文针对一般双基构型的星载HRWS- SAR系统,推导了点目标接收方向角与收发距离和之间的线性近似表达式,建立了俯仰向通道的回波信号模型,进而构建了一种时变加权与FIR滤波相结合的DBF处理方法,并给出了系统实现框图。该文对几种典型双基构型的星载HRWS-SAR系统DBF处理进行了仿真,结果表明合理的双基构型能有效提升星载HRWS-SAR系统的DBF处理性能。     

基于多普勒谱优化的HRWS SAR系统通道相位偏差估计算法

方位多通道SAR系统通过抑制多普勒模糊,能够实现高分辨率和宽测绘带(HRWS)对地观测。针对通道间幅相偏差会导致成像结果中出现目标模糊分量的问题,该文提出一种通道相位偏差估计算法。该算法利用通道间相位偏差会造成多通道重构方位谱在主瓣内展宽的特性,通过优化多谱勒谱能够实现通道相位偏差的有效估计。该算法在通道相位偏差估计前不需要进行多普勒中心估计,减小了由多普勒中心估计不准引入的误差,并且在低信噪比的情况下仍然具有良好的估计性能。基于仿真数据和实测数据的实验验证了该文算法的有效性。     

一种双基星载MIMO SAR系统体制与处理方法

双基星载合成孔径雷达(SAR)利用双平台接收以及联合处理回波信号,在测绘、干涉测量、目标识别、自然灾害监测等领域有重要的应用价值。为了进一步提升该体制的成像性能,该文提出一种采用空时编码和短偏移正交波形的双基星载多发多收合成孔径雷达系统(MIMO SAR)。基于接收端的数字波束形成技术,该系统能够有效分离提取不同波形回波数据,获取更多空间自由度,从而同时具备双基体制和MIMO体制的优势。此外,通过对获取的不同波形图像数据做波束形成处理,该系统能够减轻2次散射干扰回波对SAR图像的影响。仿真实验验证了该系统方案的有效性。     

数字多波束天线测试研究

探讨数字多波束天线的测试方法,对于数字多波束天线远场、近场测试的基本原理及优缺点进行了研究。详细分析了近场环境下数字多波束天线测试误差,研究了误差消除的方法。通过对误差的修正,得到较好的测试效果,从而得出数字多波束天线在近场测试结果完全可以代替远场测试的结论。     

Research on performance influence of direct-path signal for DVB-S based passive radar

Passive radar detects moving targets by Cross Ambiguity Function (CAF), which is based on the cross correlation process of the direct-path signal in reference channel and echo signal in receive channel. Thus, the performance of direct-path signal is important to system performance for this type of radar. While the Signal to Noise Ratio (SNR) of direct-path signal is low, it will deteriorate the detection performance. In this paper, how SNR of direct-path signal induces degradation on the SNR of CAF, and how the integration gain affects by integration time are analyzed, both with theoretical analysis and numerical simulation, which are valuable for the R&D of passive radar.     

一种距离聚焦后的SAR原始数据压缩算法

由于合成孔径雷达(SAR)原始数据的相关性很低,直接压缩原始数据是比较困难的。该文提出一种新算法,先对SAR原始数据作距离聚焦处理,使其在方位向具有较强的相关性,再沿方位向作矢量线性预测,并对预测残差序列作分块自适应量化。结合一组实测SAR原始数据,用3种算法分别进行了压缩和解压缩,并计算了数据域及图像域信噪比,给出了3种压缩算法所成的图像。实验表明,在相同比特率条件下,该文算法得到的数据域信噪比和图像域信噪比均比BAQ算法高。该文算法的计算量远小于有关文献给出的距离聚焦后的压缩方法。