考虑运动补偿的机载SAR定位误差传递模型及航迹标定方法

机载合成孔径雷达(SAR)定位误差不仅受载机位置/速度测量误差、系统时间误差等的影响,还与运动补偿残余误差有关.然而现有机载SAR定位模型很少考虑运动补偿误差的影响.该文针对实际中普遍存在的含运动误差和载机航迹测量误差的情况,结合运动补偿和频域成像算法,推导了机载SAR图像定位误差传递模型,阐明了运动补偿残余误差影响下...     

基于数字波束锐化的高速前视合成孔径雷达成像算法

针对目前前视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像算法都基于平台前向运动速度较低,无法应用于高速运动平台的问题,以单发多收的机载前视SAR系统为研究对象,分析了高速前视SAR的空间几何模型和回波信号模型,提出了一种适合于高速前视SAR的多普勒波束锐化(Digital Beam Sharpening,DBS)成像算法.同时,为了解决高速运动带来的成像模糊问题,提出了相应的距离徙动校正方案,显著提高了DBS算法的成像质量.最后,模拟了点目标阵列的前视SAR回波数据,并利用所提出的算法进行了成像.成像结果验证了算法的有效性.     

前视阵列SAR多普勒频偏校正方法研究

基于阵列技术的调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)以其特有的高分辨成像能力和低能见度透视能力,在飞行平台前视应用中具有较大发展潜力。针对等效双基地的阵列FMCW SAR前视工作模式中,平台运动引入的多普勒频率偏移会导致成像模糊甚至散焦的问题,通过在跨航向处理前引入一个多普勒频率偏移校正因子,改善航线向的多普勒频偏,消除因平台运动带来的跨航向处理困境,最后结合改进CS算法给出了具体的校正方法,点目标仿真验证了校正方法的可行性和有效性。     

阵列天线微动对前视SAR成像影响及补偿研究

基于阵列技术的前视SAR能对载机前方区域高分辨成像,但阵列天线的微动会对成像产生影响。该文提出了基于时频分析提取微动特征参数的方法,研究了阵列天线微动对前视SAR成像影响及补偿问题:基于前视SAR阵列天线特点对阵列天线微动进行建模,并分析了阵列天线形变的补偿方法。然后基于时频分析方法讨论了阵列天线微动的时频特性并对参数进行了估计。最后在天线微动条件下对点目标进行了成像仿真,并结合成像特征对天线微动补偿前后的结果进行了分析比较。结果表明该文所建模型和所提算法是正确和有效的。     

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。     

基于单特显点调频连续波阵列SAR系统幅相误差校正方法研究

调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)阵列合成孔径雷达系统(SAR)将FMCW体制与阵列SAR技术相结合,在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。但是,实际调频连续波阵列SAR系统中不可避免地存在调频率非线性误差和多通道幅相误差问题,如不校正会造成雷达图像质量降级。该文建立考虑上述误差的信号模型,并针对该模型提出一种基于单特显点回波数据的误差校正方案和成像处理流程,最后通过仿真和实际数据处理验证了所提方法的有效性。     

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。     

调频连续波合成孔径雷达回波建模与信号分析

从调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW SAR)回波信号表达式出发,首先深入分析FMCW SAR回波信号特点,得到了FMCW SAR准确信号模型与瞬时频谱,并应用于Dechirp接收,得到Dechirp接收信号的等效模型;其次将FMCW SAR信号模型与传统脉冲SAR接收信号模型对比,揭示出FMCW SAR脉内雷达的连续运动对回波信号的影响;最后定量地分析其对图像重建的影响程度,继而揭示出在FMCW SAR中"停走停"假设能否被忽略.仿真结果验证了本文分析的有效性和准确性.     

FMCW SAR运动补偿处理技术研究

调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)技术与合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)技术的结合,促进了小型化、低成本、低功耗、高分辨率成像传感器的发展.本文建立了非理想情况下FMCW SAR的回波信号模型,分析了FMCW SAR运动补偿处理同脉冲体制SAR的区别;提出了完整的三维误差补偿流程,并分别论证了前向运动误差及沿视线方向(Line of Sight,LOS)方向运动补偿处理方法;文中最后采用FMCW SAR实测数据对所提处理流程进行了验证.     

基于跨航向稀疏阵列的机载下视MIMO 3D-SAR三维成像算法

基于阵列天线的SAR 3维成像技术是实现SAR 3维高分辨成像的重要方式之一。该文通过沿飞行平台跨航向稀疏地布置多个收发天线阵列单元,构造了跨航向稀疏下视阵列天线构型的MIMO(多发多收)机载3D-SAR,并分析了跨航向稀疏下视阵列MIMO机载3D-SAR的成像几何、3维回波信号模型,提出了适用于跨航向稀疏下视阵列MIMO机载3D-SAR的3维成像算法,最后通过仿真实验验证了算法的有效性并对结果进行了分析。     

FMICW用于单基机载SAR的成像研究

针对调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)用于单基机载平台时无法实现发射和接收隔离的难题,提出了基于中断连续波(FMICW)的单基机载SAR成像研究。基于FMICW的信号特点,详细讨论了FMICW用于SAR成像时门控脉冲宽度、门控脉冲重复频率、门控脉冲周期数、扫频频率等参数的制约关系,给出了FMICW SAR的系统结构,并有针对性地分析了信号处理模块。最后结合距离多普勒(RD)算法对FMICW SAR进行成像仿真试验,对模型进行了验证。结果表明机载FMICW SAR不但可以有效解决收发隔离,并且可以实现对目标的精确成像。     

LFMCW SAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达（LFMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系。在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。     

Waveform-Diversity-Based Millimeter-Wave UAV SAR Remote Sensing

To integrate a synthetic aperture radar (SAR) into an operational unmanned airborne vehicle (UAV), it should be as small as possible to meet stringent limitations of size, weight, and power consumption. It appears that the novel combination of millimeter-wave frequency-modulated continuous-wave (FMCW) technology and SAR techniques can provide an optimal solution. However, some efficient techniques should be applied to resolve range/Doppler ambiguities in FMCW UAV SAR systems. As such, a technique of waveform-diversity-based millimeter-wave UAV SAR imaging is presented in this paper. Along with the described system concept and signal model, the performance of the diversified waveforms evaluated by their cross correlations is detailed. As the conventional stop-and-go approximation is not valid for FMCW SAR, a modified wavenumber-domain algorithm with a consideration of continuous antenna motion during transmission and reception is derived. This imaging algorithm is validated with computer simulations. Furthermore, one parallel direct-digital-synthesizer-driven phase-locked-loop synthesizer with adaptive nonlinearity compensation, which has been validated by the experimental results, is proposed to obtain a millimeter-wave FMCW signal with fine frequency linearity.      

基于频率变标的调频连续波SAR成像算法

给出了一种改进的频率变标算法,该算法适用于处理距离解线调后的调频连续波SAR数据。对调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了信号的特征,揭示了平台的连续运动在距离向产生了一个多普勒频移的特性,应用频率变标技术,在频域完成补偿。实测数据处理结果表明,该算法能得到较好的成像结果。     

LFMCWSAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达(LFMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点.然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系.在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性.     

基于FMCW的大斜视SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波信号形式,该文对基于调频连续波的大斜视SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而导致目标的径向移动。同时,针对调频连续波SAR大斜视Dechirp数据,提出了时域走动校正、频域多普勒频移校正、距离弯曲校正的改进R-D算法,仿真数据处理结果验证了该文分析的正确性和所提算法的有效性。另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,该文也分析了其对成像造成的影响。     

High-resolution automobile FMCW SAR and signal processing

The paper presents a high-resolution automobile Frequency Modulation Continuous Wave Synthetic Aperture Radar （FMCW SAR） named MiniSAR and the procedure of its signal processing. The imaging geometry of automobile SAR is very different from that of airborne SAR, leading to a different data processing method for automobile SAR. Therefore, in the paper, we propose an image formation approach that can well handle the focusing issues of automobile SAR. The effects of the strong reflected signal and the spatial-variant synthetic aperture length are analyzed. The processed results with automobile FMCW SAR read data validate the presented method.     

IMAGING ANALYSIS OF FREQUENCY MODULATION CONTINUOUS WAVE SYNTHETIC APERTURE RADAR IN NEAR RANGE MODE简

Frequency-Modulation Continuous-Wave Synthetic Aperture Radar （FMCW SAR） has shown great potential in the applications of civil and military fields because of its easy deployment and low cost. However, most of these work and analysis are concentrated on airborne FMCW SAR, where the characteristics of the ilnaging geometry and signal are much similar to that of traditional pulsed-SAR. As a result, a series of test campaigns of automobile-based FMCW SAR were sponsored by Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences （IECAS） in the autumn of 2012. In this paper, we analyze the imaging issues of FMCW SAR in automobile mode （named as near range mode）, where a vehicle is used as moving platform and a large looking angle is configured. The imaging geometry and signal properties are analyzed in detail. We emphasize the difference of the near range mode from the traditional airborne SAR mode. Based on the analysis, a focusing approach is proposed in the paper to handle the data focusing in the case. Simulation experiment and real data of automobile FMCW SAR are used to validate the analysis.