直升机平台振动对太赫兹SAR成像的影响分析

太赫兹合成孔径雷达(SAR)能够克服传统机载SAR成像帧率低,慢动目标检测困难等问题。然而相比传统微波波段的SAR,由于载波的波长极短,太赫兹SAR对平台高频振动误差更为敏感。对于适合应用太赫兹SAR系统的直升机平台而言,其振动也明显强于传统的固定翼载机平台,平台振动引起的相位误差将严重影响成像效果。为克服平台振动对太赫兹SAR的影响,采用数值仿真方法,结合直升机平台的振动特性,较为全面地仿真分析了振动谱宽、振动幅度、谐振分量等因素对太赫兹SAR成像质量的影响,得出了平台振动参数与成像系统参数之间的约束条件。     

Ku波段介质锁相抗振频率源研制

提出了一种混频介质锁相的方案,对Ku波段的发射信号进行一次混频锁相得到Ku波段的本振信号,实现了本振信号与发射信号的相位同步。电路设计采用了低噪底鉴相芯片和自主设计的低相噪Ku波段介质压控振荡器(DRVCO)。结构设计中充分考虑抗振动性能,并用ANSYS软件对结构进行力学仿真,达到很好的抗振动效果,组件外形尺寸为110mm×65mm×13mm。测试结果表明,静态下该Ku波段频率源输出功率12dBm,杂波抑制比≥70dBc,相位噪声-91dBc/Hz/@1kHz,-105dBc/Hz@10kHz;振动条件下1kHz、10kHz处相位噪声恶化不超过3dB。     

基于ADMM算法的机载太赫兹SAR成像高频振动补偿

太赫兹波具有频率高、波长短的特点，因此相对于传统的工作在微波波段的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR），太赫兹SAR具有高成像分辨率，并在视频SAR、慢动目标检测等方面具有显著的优势。但与此同时，太赫兹SAR也对雷达平台的高频振动非常敏感。对于机载太赫兹SAR，由于气流和载机自身飞行特性的影响，载机存在高频振动，会造成回波信号的相位误差，并使成像结果出现鬼影目标和散焦现象，严重恶化成像质量。为了实现聚焦成像，需要对机载太赫兹SAR的进行高频振动补偿。不同于现有的将高频振动建模为多个简谐运动之和形式的算法，本文提出了一种基于交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM）的高频误差补偿方法，无须对高频振动进行建模，可以补偿更复杂的高频振动相位误差。首先通过对接收到的回波信号使用方位向快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）得到粗聚焦的图像，然后将振动补偿问题转化为图像的l1范数最小化问题，引入辅助变量构造目标函数并使用ADMM算法求解。在ADMM算法迭代过程...     

机载多维度SAR误差分析与成像自配准处理方法

随着机载SAR技术发展,在同一架飞机上可以同时安装多个波段的全极化SAR载荷,形成机载多维度SAR系统。中科院空天院牵头研制了一部机载多维度SAR系统,并采用统一的频率源作为基准,以保证不同波段SAR之间在时间、相位方面的一致性,开展了数据获取实验。本文分析了该机载多维度SAR在采样延迟、方位时间和运动补偿等方面的误差,并提出了一致性校正和成像处理的方法,实现了无需后续图像匹配的成像自配准。机载多维度SAR实验数据处理结果表明,多波段成像自配准精度达到1个像素以内,为后续多维度SAR数据联合分析提供了良好的基础。     

一种机载合成孔径雷达发射机的设计

介绍了一种机载合成孔径雷达(SAR)发射机的设计，从满足无人机载SAR雷达所需的体积小、重量轻及高要求的相位噪声指标着手，根据高压电位的高低，合理的设计、布局，解决了机载干式雷达发射机在高空下的高压绝缘及自然条件下的散热问题，且能满足长时间高可靠性地工作。     

频率源稳定性对BiSAR成像的影响研究

高稳定度的频率源是实现双站合成孔径雷达(BiSAR)系统相位同步的基础,该文研究分析了 收、发系统独立频率源条件下不同类型的频率误差对BiSAR成像的影响,确定了BiSAR成像的频率源稳定性要求。最后,给出了计算机仿真的结果。     

高抗振X波段低相噪频率合成器

介绍了一个X波段频率合成器的设计,该频率合成器通过采用混频锁相环的方式实现,本振锁相环输出8 GHz的信号,作为混频器的本振信号,混频环最终输出信号为8.5~9.0 GHz,输出静态相位噪声为-93 dBc/Hz@1 kHz offset。此外,还研制了一种小型化的隔振器来降低振动对晶振的影响,对环路也采取了相应的减振措施,提高了该合成器在振动下的相位噪声,振动环境下相位噪声为-90 dBc/Hz@1 kHz offset。     

机载大斜视SAR的运动补偿方法

对机载大斜视的合成孔径雷达成像因速度变化引起的运动补偿方面的问题展开了研究 ,提出了大斜视角条件下运动补偿的方法 ,对其分别进行一次和二次相位补偿 ,并在进行方位压缩时考虑三次相位 ,其结果能较好地实现运动补偿。同时对补偿性能也作了分析 ,对基于运动参数估计的窄波束宽幅SAR成像算法进行了改进 ,增加一次和二次相位补偿的步骤 ,成为适用于机载大斜视SAR的成像算法     

一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法

精确的运动补偿是高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)成像的关键.运动补偿就是对原始数据进行相位校正和斜距位置校正,使雷达回波数据如同是载机在匀速直线运动状态下获得的,这是各种成像算法的基础.随着宽波束机载SAR应用的发展,运动误差在方位向的空变性对SAR成像的影响日趋显著.文中讨论了运动误差方位向的空变性及频率特性,提出了一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法,并给出了仿真结果和真实SAR数据处理结果.     

相位噪声对单/双基地SAR积累的影响

在相位噪声理论模型的基础上,推导出反映相位噪声导致的相参积累损失因子和信噪比.结合单/双基地合成孔径雷达(SAR)的信号收发关系,给出了单/双基地条件下回波相位噪声的关系式,并以典型机载SAR参数进行相噪对聚焦性能的仿真分析.结果表明,相位噪声对双基地SAR的影响明显大于单基地.该分析方法也可应用于其他类型相参雷达的积累性能分析.     

振动对BiSAR频率基准源影响及其补偿技术研究

双站合成孔径雷达具有高分辨率、隐蔽性强等优点,但其严重依赖于收发系统的频率基准源。晶体振荡器因其突出的性能在合成孔径雷达中作为频率基准源得到广泛使用,但其受振动、冲击等影响较大。该文从分析晶振相位噪声特性开始,讨论了频率源稳定性对双站合成孔径雷达(BiSAR)成像的影响,并重点介绍了一种晶振加速度的全数字补偿技术,在4 g@15 Hz下实现了12 dB的补偿效果。     

Ku波段小型低相噪频综器隔振研究

针对某机载雷达频综器优良隔振性能要求提出相应的隔振系统设计方法.文中对该频综器在静态和宽带随机振动下的相噪进行了理论分析与仿真,并结合频综器所处的恶劣环境和苛刻的体积要求,利用隔振理论分别提出基于丁基橡胶的晶振模块和其他敏感模块的二级隔振系统设计以及整机去耦、去谐、提高总体刚度的工程实现方法.测试结果表明,对某机载频综器隔振系统的研究及对其采取的隔振措施是行之有效的,整机指标完全满足实际需要.     

基于SAR实测数据的舰船成像研究

该文基于机载SAR实测数据,对舰船目标成像进行了研究。SAR成像是针对静止目标,舰船目标表现在SAR图像上是散焦的。基于舰船目标的非合作性,可采用ISAR的方法对其进行成像处理,以得到高分辨的舰船图像。该文介绍了如何从SAR实测数据中提取出舰船目标的回波数据,并讨论了对舰船成像比较有效的ISAR运动补偿方法。最后给出了多艘典型舰船的清晰成像结果。该文提供了机载雷达SAR模式工作时对舰船成像的有效处理方法。     

一种机载SAR成像实时角度补偿方案

为了解决载体的偏航、俯仰和滚转误差难以完全补偿的问题,提出一种利用SINS＋GPS组合导航信息的机载SAR成像实时角度补偿方案。成像处理启动时刻记录载体的姿态信息作为基准,成像过程根据导航信息实时补偿天线指向,计算准确的下视角和斜视角。挂飞实验证明,这种角度补偿方案能够为实时成像提供准确的输入参数,提高成像质量。     

高分辨率SAR综合电子设备技术研究

介绍了具备方位向大扫描角能力的高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)系统,重点研究了综合电子设备技术,包括宽带信号产生、多子频带接收、宽带脉冲信号初相高稳定度技术等,并对不同子带的相位幅度特性以及脉冲压缩特性进行了分析。机载飞行试验及成像处理得到的高质量SAR图像,验证了宽带发射多子带接收的综合电子设备设计技术和技术性能。     

高分辨率机载SAR地速误差补偿

通过分析地速误差与回波相位的关系，以及地速误差的各类补偿方法，提出了基于数据插值的机载SAR地速误差补偿算法。该算法采用子孔径技术分段提取目标多普勒调频斜率，并通过低通滤波分离出载机前向速度，然后采用方位数据的插值补偿地速误差，有效地消除地速误差对成像的影响，获得满意的成像质量。文中还结合地速误差和摆动误差的补偿提出了机载SAR成像算法，高分辨实录数据的成像实验验证了本文算法的鲁棒性。     

基于噪声分析和稀疏正则化的图像盲复原方法

在海事搜救过程中,机载红外相机拍摄的红外图像由于直升机振动、气流扰动、高速飞行以及红外相机摆扫等因素,严重影响图像质量.根据直升机载红外相机成像特点,提出了一种基于噪声分析和稀疏正则化的图像盲复原方法.该方法首先分析了成像过程中的噪声分布,并对噪声进行预处理,再根据稀疏表达理论,用图像边缘的稀疏先验信息指导点扩散函数复原,接着通过非盲复原方法得到目标图像,将目标图像作为下一次迭代的输入图像,如此循环迭代得到清晰图像.最后,对仿真模糊图像和实拍模糊图像进行了复原实验.实验结果表明这种方法能有效改善图像质量,并且在处理实拍运动模糊图像时,相比其他复原方法效果更好.     

基于子孔径方法的机载SAR实时处理

分析了SAR成像过程中方位压缩的机理,提出了基于方位子孔径处理的机载SAR实时成像算法。该算法将方位压缩过程划分为多个方位子孔径的压缩,然后通过子孔径压缩结果的合成以完成方位压缩,整个过程基于快速傅里叶变换通过串行流水的方式实现。实录数据的成像实验表明,该算法能有效地克服实时成像中长合成孔径带来的困难,获得比较满意的成像质量。