机载串行双站斜视合成孔径雷达ELBF-CS成像算法

在机载串行双站斜视合成孔径雷达模型基础上,用收发载机多普勒贡献比为加权系数推导了点目标回波的扩展Loffeld频谱公式（ELBF）。以场景中心点目标双站扭曲项近似场景中各点目标双站扭曲项,再对频谱公式中剩余相位项做Taylor展开推导距离变标因子,构建了基于ELBF的串行机载双站斜视SAR的chirp scaling (CS)成像算法。算法在二维频域内补偿双站扭曲项,利用CS方法校正点目标距离徙动得到成像结果。考虑到双站回波距离空变性的影响,分析了宽场景成像数据距离向分块的准则。算法基于更高精度的点目标二维频谱公式,用CS方法提高成像效率,成像处理过程更简捷高效,最后通过仿真验证了算法在处理串行机载双站斜视SAR数据的有效性。      

并行机载双站斜视SAR ELBF-CS成像算法

论文建立了并行机载斜视双站SAR的结构模型和信号模型,用收发载机多普勒贡献比为加权系数推导了点目标回波的扩展Loffeld频谱公式(ELBF)。在二维频域内补偿双站扭曲项,然后对剩余相位项做Taylor展开,利用Chirp Scaling(CS)方法,推导了并行机载双站斜视SAR的ELBF-CS成像算法。双站结构参数及双站扭曲项的距离向空变性用回波数据的距离向分块处理,推导了数据分块条件,由此可以实现宽场景成像。算法基于更精确的ELBF,并用CS方法校正点目标距离徙动,处理流程更简单,成像效率更高,仿真验证了本文算法处理并行机载双站斜视SAR数据的有效性。     

大斜视角与大波束角SAR成像比较

大斜视角与大波束角SAR(Synthetic Aperture Radar)成像中都要处理强耦合的回波信号,获得聚焦性能良好的图像更加困难.本文利用SAR回波的二维频谱表达式,比较了在两种SAR成像中耦合项的来源和耦合程度,通过分析非线性Chirp Scaling算法中的解耦合方法,得出了残余耦合与成像测绘带宽、目标最远距离的关系,并利用这两个指标评价了非线性Chirp Scaling算法应用于大斜视角和大波束角SAR成像的差异.     

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。     

一般构型机载双站大斜视SAR二维Chirp-Z变换成像算法

该文提出一般构型机载双站大斜视SAR的2维Chirp-Z变换(CZT)成像算法。针对双站大斜视回波信号的距离-方位向强耦合,在距离频域-方位时域校正载机大斜视引起的大距离走动,然后推导改进点目标的频谱公式。成像时,先用参考函数相乘完成回波一致聚焦,然后借助于载机轨迹解耦合公式将频谱相位分解为距离移变和方位移变的两个独立相位项,再运用CZT分别消除其空变性得到成像结果。仿真验证了该算法处理一般构型机载双站大斜视SAR回波数据的有效性。     

基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像方法

弧形阵列合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种新型的针对广域观测的阵列成像雷达,其具有观测范围广,分辨率高等特点。由于其回波信号方位向等角度间隔采样,目标精确的二维频 谱难以有效推导,并且已有的线性阵列成像算法不再适用。针对上述问题,本文提出了一种基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像处理方法,该方法首先对斜距模型进行高阶近似,然后推导了雷达回波信号的二维频谱,之后在二维频域补偿距离徙动及距离方位的耦合,最终得到聚焦图像。点阵目标的仿真结果验证了该成像方法的有效性。      

四阶模型方位NCS高分辨SAR成像

针对长积累时间SAR回波耦合性强,聚焦困难的问题,从提高成像模型近似精度和距离徙动校正精度两方面开展了SAR成像研究,推导了一种考虑方位非线性调频变标(NCS)的四阶近似成像模型。首先,为了提高模型近似度,将斜距展开到四次项;然后,为了将距离向和方位向进行初步解耦,在时域进行走动补偿,但是带来了聚焦深度问题,高分辨成像时,这种现象更明显;为此,二维频域解耦后又在方位向采用二阶非线性变标方法解决这一问题。仿真结果表明,从主观分析和量化指标两方面来讲,该算法优于传统的高分辨斜视SAR成像算法。     

一种求解GEO星机双基地SAR二维频谱的方法

求解回波信号的二维频谱是双基地合成孔径雷达(Bi-SAR)系统成像的关键问题,传统方法主要有Loffied双基公式法(LBF)和扩展Loffied双基公式法(扩展LBF)。而对于地球同步轨道星机双基地合成孔径雷达(GEO星机双基地SAR)来说,由于收发平台具有明显的异构性,采用传统方法求解回波信号二维频谱会产生较大的误差。文中针对GEO星机双基地SAR系统的结构特点,提出采用多普勒贡献比加权(DDW)的方法来求解回波信号的二维频谱,并通过仿真分析比较了LBF、扩展LBF、DDW三种方法求解回波信号二维频谱的相位误差;然后,选取GEO星机双基地SAR场景下的点目标,利用求解得到的二维频谱进行仿真成像;最后,比较了成像效果,说明采用DDW方法求解该模式下回波信号二维频谱的优越性。     

基于距离-多普勒算法的俯冲弹道条件下弹载SAR成像

该文首先建立了通用的曲线弹道合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)回波信号模型,分析了加速度引入的相位误差,推导了是否进行曲线弹道补偿的定量条件,然后针对俯冲弹道情况,分析了弹载SAR回波信号的特点,并根据弹载SAR特点进行了合理近似,设计了基于距离-多普勒算法的成像方法,与直线孔径下的距离-多普勒算法相比,仅仅是修改了部分相位因子,没有因为孔径的非直线增加成像算法的复杂性。     

机载下视圆周SAR三维BP成像

结合机载下视三维SAR和曲线合成孔径雷达(CSAR),提出了一种下视圆周SAR的三维成像结构。在此结构下推导回波信号模型,发现回波信号中切航向和沿航向存在二维耦合项,使得传统的RD算法、CS算法、距离徙动算法等受限。后向投影算法(BP算法)通过二维场景搜索,避免了回波模型中耦合项的影响。文中分析了圆周SAR三维BP成像的机理,并给出了整个成像过程的流程图。仿真结果表明,圆周SAR能够精确地还原场景目标的三维信息,从而验证了此种结构的可行性和理论分析的正确性。     

机载前视SAR三维成像算法研究

该文以一种采用天线阵模式的机载前视合成孔径雷达(SAR)系统为对象,根据前视SAR的成像几何模型和回波信号特点,提出了一种适用于机载前视SAR的3维成像算法。该算法首先将各天线阵元接收一遍后的数据采用CS算法获得单幅SAR图像,然后将飞机飞行过程中获得的所有SAR图像中相同方位向对应的数据结合距离多普勒算法思想依次进行成像处理,最后获得3维像。模拟了X波段前视SAR点目标回波并进行了3维成像实验,对成像性能进行了分析。仿真结果验证了该算法的有效性。     

机载前视合成孔径雷达Chirp Scaling成像算法研究

针对目前机载侧视合成孔径雷达(SAR)无法对飞行路线正前方进行高分辨率成像的问题,该文研究了一种新型机载前视SAR,分析了前视SAR的工作原理和方位分辨率提高的可行性。基于空间几何模型和回波信号形式,推导并给出了适用于机载前视SAR成像的chirp scaling算法,给出了各相位补偿因子表达式及算法实现步骤。模拟了前视SAR点目标回波数据,并利用该方法对分布于场景中心及边缘的点目标阵进行了成像仿真,分析了成像效果,成像质量指标与理论值基本吻合,证实了算法的有效性。     

斜视SAR成像的逆变标傅立叶变换算法

逆变标傅立叶变换（ISFT）算法在二维频域内利用ISFT的逆变标特性对SAR回波的距离徙动进行校正,提高了距离徙动校正的精度和计算效率,成为一种重要的频域类成像算法。本文对该算法的处理过程进行了研究,重新定义了用于距离压缩的调频率表达式,使其能够包容二次距离压缩,又进一步修正了ISFT运算中距离频率的一次项系数,使改进的ISFT算法能够适应斜视SAR数据处理的要求。仿真实验验证了这种改进的ISFT算法在处理斜视SAR数据时的有效性。      

非线性CS算法的前斜视SAR成像

针对SAR的前途斜视工作模式,该文建立了雷达信号的回波模型,详细分析了回波信号的瞬时方位频率和瞬时多普勒频率及距离Chirp斜率对方位频率的影响。然后结合经典的CS算法,提出了一种基于前斜视的改进CS算法,并利用该方法进行了仿真试验。理论分析和仿真结果表明,该方法更符合斜视SAR的几何关系,能有效地进行距离压缩、距离徒动校正和方位聚焦,改善了成像质量。     

一种小型机载低频UWBSAR的三级运动补偿方法

 本文建立了小型机载UWB SAR运动误差模型,分析了低频UWB SAR与高频窄带SAR间的运动误差不同点,找出了传统运动补偿方法失效的原因.为此,本文提出一种三级运动补偿方法.该方法的具体措施为:第一级,采用基于低精度传感器的运动补偿,消除回波包络误差和部分相位误差,提高回波数据距离弯曲校正精度;第二级,采用基于多普勒调频率估计的补偿方法,消除回波中的二次相位误差;第三级,基于图像域数据,采用自聚焦算法消除高阶相位误差,最终获得聚焦UWB SAR图像.实测数据成像结果证明了该运动补偿方法的有效性.     

基于四次相位模型的改进NCS机载大斜视SAR成像

在斜视成像模式下,合成孔径雷达回波信号的距离向和方位向之间存在严重的相位耦合效应,影响高分辨聚焦.非线性调频变标(NCS)算法在二维频域进行三次相位滤波,并补偿二次距离压缩(SRC)随距离的线性变化,在一定程度上改善了斜视成像的聚焦性能.但随着斜视角的进一步增大,三次以上的高阶相位以及SRC随距离的非线性变化对高分辨聚焦的影响也逐渐加大,从而降低成像性能.文中提出基于回波四次相位多项式模型的改进NCS算法,该算法通过两维频域中的三次及四次相位滤波以补偿参考距离处的相位耦合项,并且考虑了SRC随距离的非线性变化对聚焦的影响.通过仿真及实测数据的成像效果验证了该方法的可行性及有效性.     

适用于低频超宽带合成孔径雷达的改进Frequency Scaling算法

本文提出一种适用于低频超宽带(LrWB)合成孔径雷达(SAR)去调频接收信号的改进频率尺度(Frequency Scaling以后均简写为FS)算法。与原始的FS算法相比,该算法作了两大改进:第一步,该算法消除了信号在距离多普勒 域中所作的泰勒展开近似,实现了对参考距离目标的精确二次距离压缩(SRC)和距离迁徙校正(RCMC);第二步,该 算法减小了SRC因式没有随距离更新所造成的剩余相位误差,改善了测绘带边缘目标的聚焦性能,极大的提高了有效测 绘带宽;并且这种改进的FS算法与原始的FS算法相比并不增加运算量。仿真数据表明:这种改进FS算法的第一步改进 实现了小测绘带宽的精确聚焦,第二步改进将第一步的有效测绘带宽提高约20倍。     

星载聚束式SAR子孔径成像处理方法

该文分析了星载聚束式SAR的信号特性。在分析比较几种常见聚束式SAR成像算法的基础上,引入适用于星载聚束式SAR成像的改进chirp scaling算法。为解决高分辨率星载聚束式SAR具有的脉冲重复频率(PRF)过高,多普勒带宽中心频率时变性等问题,深入分析了采用子孔径方法的必要性及其实现方法,并将子孔径方法结合到chirp scaling算法中。最后,通过计算机仿真,验证了该算法适用于高分辨率星载聚束式SAR成像处理。