基于浮空器照射源的双基弧形阵列SAR辅助降落模式成像算法

较之传统的单基线性阵列SAR,以浮空器为照射源平台的双基弧形阵列合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）是一种全新高效、高分辨率的雷达成像系统;该成像模式继承了弧形阵列天线和浮空器的优点,在直升机辅助降落、应急救灾等领域具有重要的应用前景。在该成像模式中,由于浮空器平台平向移动、直升机平台向下运动以及弧形阵列天线特殊的圆弧型构造的影响,目标的回波信号很难直接处理,给成像带来了困难。针对这些问题,根据浮空器照射源双基弧形阵列SAR模式的成像几何模型以及回波特征,本文提出了一种基于两步运动补偿和Keystone变换的方法。其中第一步利用Taylor级数展开对双平台复杂斜距方程进行近似处理,对该成像模式下的距离分辨率和方位分辨率进行了简单分析,第二步根据浮空器平向运动产生的斜距误差,构造相应的运动补偿因子对浮空器平移引起的距离徙动项进行相位补偿;第三步根据直升机平台向下运动产生的斜距误差,构造相应的补偿因子对直升机下降引起的距离徙动项进行补偿;之后为了校正距离向与方位向之间耦合,根据Keystone变换思想引入新的角度变量对方位角进行变换从而补偿掉距离频率及方...     

一种非定点的SAR运动补偿算法

为了解决SAR运动补偿的问题,文章分析了载机存在距离向偏移时的SAR信号模型,提出了一种非定点的运动补偿方法.文章将运动误差分解为距离向的不变量与变化量,首先在频域内对距离向不变量进行补偿,在距离压缩后,利用合理近似,对距离向的变化量进行非定点补偿.最后,进行方位压缩即可得到高精度的SAR图像.仿真结果很好地验证了该算法的可行性.该算法不但可以补偿景物中心的运动误差,而且可以补偿整个距离向的运动误差.     

波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响分析

为了定量分析波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响,该文首先建立斜视条件下波束中心近似时运动补偿残余误差的数学模型,其形式类似于斜距误差。随后推导斜视条件下二次斜距误差对干涉SAR的影响,通过仿真验证了理论推导的正确性。最后详细讨论不同波段、斜视角、轨迹偏移、地形变化和斜距情况下波束中心近似对干涉SAR运动补偿后图像质量和相干系数的影响。该文的分析结果为机载重轨干涉SAR数据处理中运动补偿精度的估计提供了技术支持。     

高速平台SAR脉内多普勒效应误差分析和校正

“停走停”近似模型被广泛运用于合成孔径雷达数据的处理，这种近似模型的误差对于大多数SAR来说可以忽略。然而，对于高速平台SAR，随着平台速度、斜视角以及积累时间的增加，这种近似误差往往无法忽略。如果不加以设计滤波器进行补偿，将会对成像结果在距离和方位向造成散焦以及发生位置变化。本文通过对“停走停”模型和脉内运动模型的比较，引入“停走停”近似带来的误差，分析其可忽略条件，建立精确的脉内运动模型。最后设计新的基于脉内运动的成像算法，并通过仿真结果验证该算法。     

弹载调频连续波合成孔径雷达大斜视成像方法研究

弹载调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW SAR)在大斜视工作模式下,导弹的连续运动会在距离向产生多普勒频移,导致距离向频谱偏移及方位像散焦,高速运动及大斜视角还会引入一个二次相位误差,影响距离像的聚焦.通过推导分析弹载FMCW SAR大斜视回波信号的波数域表达式,提出一种弹载FMCW SAR大斜视成像方法,在二维波数域完成了多普勒频移校正、二次相位误差补偿和距离徙动校正,很好地改善了成像质量.仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性.     

基于窄波束和平地假设的运动补偿方向研究

窄波束和平地假设是在合成孔径雷达(SAR)运动补偿过程中常用的一种假设,其指明可以将SAR平台相对场景中任意点目标运动误差的空变近似为相同最短斜距处波束中心视线方向上相应点目标的距离空变。该文在正侧视模式和斜视模式运动补偿模型的基础上,从理论上证明了仅存在高度误差时,窄波束和平地假设运动补偿最优的方向垂直于雷达波束中心视线,说明了沿该方向进行运动补偿的原因,并用仿真实验验证了其正确性。     

基于方位波数域聚束模式PFA的运动补偿新方法研究

该文在对聚束模式SAR数据进行极坐标算法(PFA)形式成像的过程中,通过研究载机运动误差对散射点方位向波数表达式的影响,给出了一种基于方位波数域进行运动误差估计及相关补偿的新方法。该方法首先应用距离匹配滤波和方位dechirp实现对原始数据的2维调频率去斜处理,同时经过距离FFT和极坐标算法的操作将原来极坐标下的数据重采样到直角坐标系下的2维波数域,最后对数据进行距离和方位的分块误差估计及补偿。这种方法能很好地针对运动误差造成的方位二次及高次误差相位项进行精确补偿,同时也能处理误差相位的空变性问题,因此可以获得相对传统时域补偿方法更好的图像聚焦效果。实测数据的处理和分析,验证了该文所述方法的有效性,证明了与传统时域运动补偿方法相比的优越性。     

大测绘带合成孔径声呐斜距向分段运动补偿分析

运动误差是限制合成孔径声呐实现高分辨率成像的重要因素。对运动误差在斜距向空变性特点进行分析,研究斜距向分段策略,提出适用于大测绘带合成孔径成像声呐的斜距向非均匀分段补偿方法。沿地距向对回波数据均匀分段,借助距离压缩效应可得到斜距向的非均匀子段,顺应运动误差“先快后慢”的空变规律,实现更准确的误差补偿。仿真结果表明,经过非均匀分段补偿后,目标方位向峰值旁瓣比降低,目标与背景的对比度增强,远近目标聚焦差异性减弱。斜距向非均匀分段补偿方法通过区别处理空变程度不同的远近距离处的回波数据,对大测绘带合成孔径声呐在近距处的成像结果改善尤其明显。      

前视扫描声呐成像径向误差分析和补偿

该文提出了一种基于运动补偿的前视扫描声呐成像方法:采用后向映射,将扇形成像区域的直角坐标系转换成极坐标系,在极坐标系进行2维插值,提取幅度并转成图像格式.通过建立载体运动模型,分析载体运动,将载体运动影响转换为图像域移动,对前视声呐图像进行实时运动补偿,消除径向误差.分析了"深海勇士"号前视声呐数据,其单幅图像最大径向误差近似达到工作距离的19％.通过仿真和实验验证所提算法补偿了由载体运动造成的图像的径向误差,能准确表示目标信息.     

弹载大前斜SAR的运动误差模型及精度分析

通过建立弹载大前斜式SAR的运动误差模型,分析了导弹在平飞段正侧式SAR、平飞段大前斜式SAR和下压段大前斜式SAR三种情况下运动补偿的精度要求,以及在不同合成孔径时间条件下弹载下压段大前斜式SAR成像对运动补偿的精度要求.分析结果表明,平飞正侧视SAR对运动补偿精度要求最高,下压段大前斜视SAR对运动补偿精度要求最低;合成孔径时间越长,运动补偿精度要求越高.     

视频合成孔径雷达振动误差分析及补偿方案研究

视频合成孔径雷达(Video Synthetic Aperture Radar, ViSAR)具有成像帧速快、分辨率高等优点,对近距运动目标的精细侦查和定位有迫切应用需求.相比微波段SAR成像系统,ViSAR载波波长短,平台的微小振动会引起回波信号相位的显著变化,常常导致图像无法聚焦,使得ViSAR在实际应用中受到限制,因此有必要开展ViSAR运动误差分析及其补偿技术的研究.该文分析结果表明,载机平台在飞行方向的振动和在斜距方向的低频振动对成像结果影响较小,而在斜距方向的高频振动对成像结果影响较大,要求补偿精度较高.鉴于ViSAR运动补偿的特殊性,该文提出一种运动补偿方案,可以满足ViSAR成像中的补偿精度要求,最后通过ViSAR成像仿真实验初步验证了理论分析的正确性和运动补偿方案的有效性.      

一种基于分段DPC和拟合的合成孔径声呐运动补偿方法

为了解决大测绘带条件下合成孔径声呐的运动误差在斜距向上的空变性会影响运动补偿效果的问题,该文提出了一种基于分段的偏移相位中心(Displaced Phase Center, DPC)算法和拟合的运动误差估计及补偿方法。该方法首先对原始回波数据在斜距向上进行分段,利用DPC算法估计各个子段的斜距运动误差,其后利用最小二乘方法对声呐运动的横荡误差和升沉误差进行估计,最后对不同斜距上的原始回波数据做逐点非均匀运动补偿处理。仿真和湖试数据处理结果证明了该方法的有效性。     

一种斜视画幅遥感相机异速像移计算与补偿实现

以一种斜视胶片步进画幅相机为例,介绍了一种基于该相机的像移补偿策略及具体实现过程。画幅相机由于横向视场较大,使得每幅横向各个视场目标对应物距各异,最终导致目标像相对探测器产生了异速像移。对产生异速像移实质给出了数学推导,对偏流机构存在的必要性进行了分析,提出了一种利用两轴旋转扫描镜,同时结合旋转偏流机构和曝光帘缝的像移补偿方案。最后,在已知相机俯角和视场角等信息情况下,推导出了具体的像移补偿公式。     

多旋翼无人机载SAR视线向运动误差补偿方法

多旋翼无人机载合成孔径雷达(SAR)相较于传统的固定翼机载SAR具有轻便易携带、使用方便等优点,然而它也更易受气流扰动影响,误差空变性更强,这对运动补偿提出了很高的要求.本文建立了调频连续波体制下加入视线向误差后的SAR信号模型,推导了调频连续波体制下正侧视SAR的两步运动补偿法,指出了该方法以及其改进方法运用在多旋翼...     

MTPT 方法估计机载SAR 残余运动的两个影响因素

由于导航系统测量精度的限制,载机的位置经常存在厘米级的误差,该误差称为残余运动误差。对于机载超高分辨SAR 系统或机载重轨干涉SAR,必须估计并补偿该残余运动误差。MTPT 方法可以估计单幅SAR 图像中的残余运动误差,但是速度和斜距的误差会影响该方法的精度。该文在详细分析速度和斜距误差对MTPT 方法进行残余运动估计的影响的基础上,利用仿真和实测SAR 数据验证了这一点。同时还指出,MTPT 方法虽然可以估计速度和斜距误差,但是它们的精度敏感于相位测量误差;在利用MTPT 方法进行估计之前必须先利用其它更为准确的方法消除平台的速度误差和目标的斜距误差。      

基于直线斜飞弹道的弹载SAR成像方案

针对弹载SAR成像实时性高、非匀直弹道下成像算法、运动补偿困难,难以工程实现的现状,提出了一种末制导阶段在恒定高度采用直线斜飞弹道的SAR成像制导模式.详细分析了该模式的工作过程、极坐标格式SAR聚束成像算法及直线斜飞弹道对制导性能产生的影响.仿真结果表明,该模式在增加少量制导时间的代价下,借鉴机载聚束SAR成像算法即能获得高质量的SAR图像,为SAR末制导的工程化提供了有益借鉴.     

距离模糊的机载非正侧面阵雷达杂波谱补偿新方法

机载非正侧面阵雷达地面近程杂波分布具有距离依赖性,使得杂波多普勒在空时平面上分布展宽;当存在距离模糊时,近程杂波和远程杂波混在一起,现有的补偿方法在对近程杂波进行补偿的同时,使得远程杂波的空时分布也发生改变,这严重影响空时自适应处理(STAP)的性能.针对该问题,本文提出了一种基于RBC方法的距离模糊杂波补偿方法,该方...     

直升机载高分辨调频连续波旋转式SAR成像算法研究

本文提出一种新的基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）的直升机载旋转式合成孔径雷达（Rotating Synthetic Aperture Radar,ROSAR）成像模型,并给出了相应的成像算法.该方法首先利用等效相位中心原理,将收发分置天线系统的回波信号等效为“自发自收”单基系统.在此基础上,使用高阶逼近原理建立了ROSAR的回波信号模型,结合级数反演的思想推导出其精确的二维频谱表达式,分析了雷达天线连续运动的影响--产生多普勒频移,并给出其补偿方法.最后运用高效的Chirp-Z变换校正了距离单元徙动空变性,得到了聚焦良好的SAR图像.仿真结果验证了分析结论的正确性和算法的有效性.     

面阵航空相机的图像稳定技术研究

航空相机是对地勘查测量获取信息的重要设备,通常采用前向飞行结合翼展方向摆扫的方式来扩大航空相机视场。着眼于扩大视场带来的运动像移问题,进一步严格推导了飞行和翼展两个方向的像移补偿公式,提出了实用性较强的像移补偿方案。基于MATLAB/Simulink环境对像移补偿系统数学建模进行仿真验证,仿真结果证明了该补偿方案的可实现性。在硬件实验中采用FPGA芯片作为核心芯片,实现了设计方案中像移补偿的功能。实验和仿真结果曲线实现了较好的吻合,像移补偿效果图进一步证明了像移补偿是提高航空成像质量和分辨率必不可少的环节。