机载双站SAR成像区分块分析

机载双站SAR的回波数据具有距离空变性或距离-方位二维空变性,需要对观测场景进行分块成像。本文从机载双站SAR斜距历程出发,借助于载机轨迹解耦合公式,推导了观测场景中任一点目标的距离走动和距离弯曲公式。根据距离徙动校正后的残余距离徙动与二阶相位误差,推导了机载双站SAR的成像区分块准则。基于该准则仿真得到了各种构型机载双站SAR的成像区分块结果,分析了双站结构参数与系统参数对成像区的影响,为双站SAR宽场景成像时成像区分块提供了理论指导。      

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。     

机载并行双站大斜视SAR两步式成像算法

该文提出了机载并行双站大斜视SAR的两步式成像算法。针对双站大斜视回波信号的距离-方位强耦合,在距离频域-方位时域校正收、发载机大斜视引起的大距离走动,然后推导改进点目标频谱公式,并用Chirp Scaling方法校正残余距离徙动得到成像结果。针对成像结果中出现的点目标位置偏移的问题,推导了成像场景到地面场景的目标位置校正方法。最后,通过仿真验证了所提的两步式成像算法和目标位置校正方法的有效性。     

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。      

一般构型机载双站SAR的距离徙动特性分析

机载双站SAR的距离徙动由其几何结构和收、发载机的运动参数共同决定,在一般构型情况下具有了2维空变性。该文建立了一般构型机载双站SAR的空间几何模型,通过对双站斜距做Taylor级数展开,得到了双站SAR在时域的距离走动和距离弯曲表达式,并利用收、发雷达的斜距解耦合公式,推导出了距离弯曲的补偿条件。通过仿真,验证了距离徙动的变化特性及其徙动补偿后残余距离弯曲的非对称性变化特点。     

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。     

基于二阶Keystone变换的双站前视SAR成像算法

由于回波信号具有剧烈的二维耦合和距离徙动特性,相比传统的单站合成孔径雷达(SAR)而言,双站SAR数据的成像处理更具有挑战性,双站前视SAR则更是如此。由于没有解决距离徙动的空变性和高阶距离-方位耦合,导致目前现存的成像算法效果较差,成像范围也受到较大限制。针对上述问题,文中提出了一种基于二阶Keystone变换(KT)和改进的非线性调频变标(NLCS)方法的成像算法。首先,利用线性距离徙动矫正去除线性距离徙动和多普勒中心频率;然后,采用二阶KT来补偿距离弯曲;最后,采用改进的非线性调频变标方法用于均衡不同点目标方位空变的多普勒调频率。仿真结果证明了该算法的有效性。     

基于Keystone变换和扰动重采样的机动平台大斜视SAR成像方法

加速度和下降速度的存在使机动平台大斜视SAR的成像参数存在明显的2维空变性,严重影响场景的聚焦深度。针对这个问题,该文提出了一种基于Keystone变换和扰动重采样的机动SAR成像方法。首先,通过距离走动校正和去加速处理实现距离方位解耦以及方位频谱去混叠,然后采用方位时域的Keystone变换校正空变的距离徙动;在方位压缩过程中,通过引入时域的高阶扰动因子去除多普勒参数的2阶及3阶方位空变性,然后通过方位频域的重采样处理去除多普勒参数的方位1阶空变性。所提方法能够有效校正距离徙动轨迹和方位聚焦参数的2维空变性,实现机动平台大斜SAR的大场景成像,仿真分析验证了所提方法的有效性。     

基于两步方位重采样的中轨SAR聚焦方法

中轨轨道显著的弯曲特性导致中轨SAR信号存在2维空变,因此大场景成像对于中轨SAR仍然是个难题。该文使用参数2维空变的4阶多项式模型对信号进行建模。同时提出一种基于两步方位插值的信号方位空变校正方法,通过方位时域重采样可以校正参考距离上不同方位目标点的多普勒调频率的线性和2次空变,距离向利用CS/RMA算法即可校正场景中所有点目标的距离徙动,而第2步多普勒重采样则能够校正剩余的多普勒参数的空变特性,包括剩余的距离方位耦合空变,以及高阶多普勒参数空变。通过两步插值法能够完全校正整个场景目标信号的方位空变特性,使得传统频域成像算法可以应用于中轨SAR的大场景聚焦。最后通过所提方法与参考方法的仿真结果对比,验证了所提方法的有效性。     

基于时域去走动的任意构型双站SAR成像算法

针对任意构型双站SAR大距离徙动的特点,提出了一种将时域去走动和CS算法相结合的成像算法。在分析机载双站合成孔径雷达(SAR)斜距模型的基础上,首先在时域校正距离走动,然后在频域校正距离弯曲,借助CS算法的思想完成目标成像。仿真实验验证了该算法的有效性。     

星/机双站SAR成像处理技术研究

针对发射机为卫星、接收机为载机且飞行航迹平行模式下的双站SAR,本文建立了回波信号的模型,分析了多普勒调频率、多普勒中心、目标位置、距离弯曲等参数的变化;采用单站SAR等效法推导了回波信号二维频谱,并对单站SAR等效法与距离历程泰勒级数展开法所产生的相位误差进行了比较,进而采用Nonlinear Chirp Scaling(NCS)算法进行成像处理。通过插值校正目标沿方位向出现的几何拉伸形变,采用距离频谱搬移校正目标沿距离向的几何偏差。最后,采用仿真数据验证了本文方法的正确性。      

利用一发多收的双基SAR构型解多普勒模糊成像

该文以方位平移不变的双基SAR为研究对象,分析了双基回波多普勒的距离空变性,提出了一种考虑多普勒空变性的双基解多普勒模糊算法。解模糊过程中利用数值计算得到不同距离对应各个多普勒频点模糊分量的导向矢量,然后进行空域滤波实现全多普勒谱的重构。最后结合已有的双基成像算法实现大场景高分辨率成像。数值仿真验证了算法的有效性。     

基于级数反演的双基前视高机动平台SAR成像算法

双基前视高机动平台合成孔径雷达BFHM-SAR是一种新型合成孔径雷达成像模式,可实现高机动平台末端俯冲阶段全程二维高分辨成像。由于BFHM-SAR中收发平台沿曲线轨迹运动且均具有较大的速度和加速度,导致双基距离历程中存在双根号下高阶项的问题。此外,该构型相较于单/双基直线轨迹SAR,存在更为严重的距离徙动问题。针对上述缺陷,文中首先在时域对距离走动量进行校正以减少二维耦合量,然后在斜距精确高阶近似的基础上结合级数反演思想推导出信号的二维频谱,在距离频域-方位多普勒域进行剩余的距离走动和距离弯曲的校正,最后完成二维脉冲压缩,在实现高分辨成像。文中对该构型下特殊的方位向聚焦深度的问题也进行了具体分析,仿真实验结果验证了成像算法的正确性和可行性。     

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。     

基于压缩感知的双基SAR二维高分辨成像算法

双基地合成孔径雷达(SAR)由于收发分置,具有广阔的应用前景,但常规的频域算法不仅面临距离史双根号问题,而且数据采集受Nyquist理论限制,数据量大。近年来提出的压缩感知(CS)理论指出,在一定条件下可以从很少的采样点中以很大的概率重建原始未知稀疏信号。本文将CS理论与双基地SAR模型相结合,提出一种基于CS的双基地SAR二维高分辨成像算法。该算法将二维随机降采样回波数据作为测量值,根据发射信号构造距离向测量矩阵,通过方位向多普勒相位因子构建方位向测量矩阵,利用CS恢复算法对目标进行了分维重建。仿真结果与性能分析表明,该算法在严重欠采样情况下仍能完好的重建原始目标,而且对噪声具有一定的鲁棒性和免疫性。与传统双基SAR成像算法相比,该算法具有更高的分辨率,成像结果峰值更加尖锐,峰值旁瓣比(PLSR)和积分旁瓣比(ILSR)都较低,而且采样率低、数据量少,具有一定的有效性和实用性。