多方位角观测星载SAR技术研究

该文针对多方位角观测星载SAR新技术进行综述。首先分析了当前国内外SAR卫星发展现状和趋势,并从多个角度对比综述了其对地观测的能力。在此基础上,结合当前应用需求对多方位角观测星载SAR工作新模式进行了综述,解析其工作机理,并结合试验结果总结分析了多方位角观测星载SAR在目标散射信息、几何信息和运动信息获取方面的优势。最后,对多方位角观测星载SAR技术的发展进行了总结和展望。      

联合多方位角调频率估计的星载SAR三维成像方法

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)通过波束的方位向扫描可以实现单次航过的多方位观测。在多方位角观测过程中,卫星弯曲轨道可等效为长3维曲线阵列,从而具备了3维成像能力。由于多方位角观测在高度维采样的稀疏性,无法直接通过3维FFT实现无模糊成像,且目标在不同方位角SAR图像的投影与高程间的传递相对复杂。针对该问题,该文提出了联合多方位角调频率估计的星载SAR3维成像方法。该方法首先给出了不同观测方位角下多普勒调频率误差与目标高程误差间的关系,利用视错位法(Map Drift, MD)估计多普勒调频率误差。然后,联合多方位角高程估计结果提升高程估计精度。最后,利用高程估计结果恢复目标3维几何信息,从而实现3维成像。仿真实验验证了该方法的高程估计精度可达米级。      

多频段星载SAR系统设计

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)由于其特有的优点已经成为一种重要的对地观测手段,星载SAR技术也得到了快速的发展。目标的后向散射与雷达的工作频段密切相关,对于不同的目标,不同频段的观测效果也各不相同,为了提高对多种目标的分类和识别能力,采用多频段SAR系统就成为一个重要的方向。在讨论多频段星载SAR优势的基础上,对多频段星载SAR的系统设计中的工作体制选择、天线方案设计、波位设计等关键问题进行了论述并给出系统设计方法,最后进行了设计实例。     

未来星载SAR技术发展趋势

星载合成孔径雷达(SAR)以卫星等空间飞行器为运动平台,具有全天时、全天候、全球观测能力,已成为一种不可或缺的对地观测手段。当前,我国星载SAR已实现分辨率从米级到亚米级、系统体制从正侧视条带向方位扫描聚束、从单通道向多通道、极化方式从单一极化到全极化的技术跨越。随着技术的不断进步,未来星载SAR将在体制、概念、技术、模式等方面取得突破,包括高分辨率宽幅成像、多基地、轻小型化、智能化等,从而不断拓展星载SAR的观测维度,实现多维度信息获取。该文将围绕星载SAR的技术发展趋势展开论述。      

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。     

一种分块处理斜视SAR成像方法

高分辩斜视ＳＡＲ成像处理要求补偿与距离相关的距离徒动 二次距离压缩项。ＣｈｉｒｐＺ变换能够有效地校正距离徒动。     

新体制SAR三维成像技术研究进展

常规SAR成像,平台沿直线飞行,形成直线型合成孔径,仅能获取2维图像,即3维空间中的观测场景在斜距-方位平面的2维投影,图像具有叠掩、透视缩短、阴影等畸变现象。SAR 3维成像突破了斜距-方位2维频率信息获取,能够获取第3维频率信息,实现3维分辨,可获得观测场景的散射中心在3维空间中的分布,从而解决叠掩问题,消除透视缩短、顶底倒置等几何形变现象,更直观地描述客观场景,已成为国际研究热点。该文介绍SAR 3维成像的概念和主要观测模式,分析该领域国内外研究现状和进展,重点阐述作者所在研究团队的SAR 3维成像研究进展,最后对SAR 3维成像技术进行总结和展望。      

一种改进的基于波前重构的圆周SAR三维成像算法

与传统的直线SAR相比,圆周SAR(CSAR)具有对场景进行3维成像的能力。该文提出了一种基于波前重构的圆周SAR 3维成像的新方法,该算法通过补偿掉雷达运动轨迹引入的相位项的方法实现了图像的聚焦,避免了Hankel函数的计算,从而大大降低了算法实现的复杂度。仿真与实测CSAR数据成像结果验证了该算法的有效性。     

多基站ISAR三维转动转台目标成像研究

该文建立了多基站ISAR 3维转动转台目标的成像模型和成像算法,同时分析了多基站ISAR 3维转动转台目标的成像约束。通过在多基站ISAR 3维转动转台目标成像模型的基础上构造多基站距离向投影方程组和方位向多普勒方程组,实现了同时对目标散射点位置参数和运动参数的估计。仿真实验验证了多基站ISAR平面转台模型成像算法。     

电离层对星载P波段合成孔径雷达成像的影响

文章分析了信号载频、带宽、电离层总电子量(Total Electronics Content,TEC)以及闪烁强度等因素对于P波段合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像分辨率的影响,并进行了点目标成像仿真研究。仿真结果表明,在电离层中传播时SAR距离向分辨率与信号载频、带宽以及电离层总电子量大小密切相关,同时会导致SAR距离向图像偏移;方位向分辨率受电离层闪烁效应的影响,随着闪烁强度的增强,方位向分辨率逐渐降低,当处于强闪烁条件下时,方位向无法成像。     

星载合成孔径雷达的可靠性设计

阐述了星载合成孔径雷达的可靠性建模、可靠性指标分配和可靠性预计的方法，明确了星载合成孔径雷达的降额设计、热设计、冗余设计、结构设计、软件设计、接口设计、抗干扰设计、环境适应性设计等可靠性设计要求，从而保证了产品可靠性指标的实现。     

星载合成孔径雷达成像处理快速相关算法研究

本文给出了星载合成孔径雷达成像处理的典型算法，并在此基础上提出了基于Hartley变换的快速相关算法。文中对该算法的优越性进行了理论论证，通过对Seasat实数据成像处理表明，该算法运算时间节约32％左右。     

圆周SAR子孔径频域成像处理方法研究

圆周合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,CSAR)因具有超高分辨率、三维成像能力、全方位信息获取等优势已经成为雷达领域的研究热点.在实际应用中,场景中目标通常仅在较小观测角度内具有近似恒定的散射特性.为此本文提出了一种基于子孔径划分的CSAR频域成像处理方法,该方法相比于时域成像处理具有更高的处理效率.文中给出了CSAR回波的频谱表达形式并深入分析了其特性;提出了CSAR子孔径频域成像处理的基本流程,理论上详细论证了文中所提算法的可行性.最后仿真试验证实了文中所提信号模型及成像处理流程的正确性.     

基于涡旋电磁波体制的三维SAR成像方法

涡旋电磁波得名于其传播时围绕行进轴的旋转现象,该电磁属性被称为轨道角动量。基于其在方位角上的目标分辨能力,该文将涡旋电磁波引入传统的合成孔径成像中,提出了一种新的三维成像方案。在结合轨道角动量模态域之后,将合成孔径雷达二维回波扩展到三维。首先,基于波形分集理论,获取同时多模态回波数据,并利用傅里叶变换(FT)变换到方位角维,形成距离-合成孔径方位-方位角三维数据。然后,基于Radon-FT,提出了一种联合二维方位压缩算法来生成三维目标成像。仿真结果验证了系统和算法的性能,证明了涡旋电磁三维合成孔径成像雷达系统的优越性。      

基于频率步进信号的旋转式合成孔径雷达成像方法

针对频率步进信号实现旋转式合成孔径雷达成像的难题,该文提出了脉冲间距离走动校正的旋转式合成孔径雷达成像方法。首先,推导了频率步进雷达旋转SAR 几何模型,然后提出了频率步进雷达脉冲间距离走动及其频域校正方法,接着采用-k 算法实现了场景的高分辨成像,最后对方位分辨性能进行了详细分析。计算机仿真结果验证了该方法的有效性以及高分辨性能。      

星载简缩极化SAR船舶目标检测技术研究

作为一种新兴的星载极化SAR系统,星载简缩极化（Compact Polarimetric）SAR能同时获取目标较丰富的极化信息和实现大幅宽观测,在海洋观测领域具有先天的优势。该文针对星载简缩极化SAR海上船舶目标检测应用,首先简要介绍了星载简缩极化SAR系统基本模式及发展,其次综述了典型的星载简缩极化SAR信息处理方法,在此基础上,重点分析比较了目前常用的星载简缩极化SAR船舶目标检测方法的特点,然后给出了作者研究小组在星载简缩极化SAR船舶目标检测方面的部分研究结果,最后分析展望了进一步研究方向。      

频率步进信号的合成孔径雷达处理

合成孔径雷达借助综合孔径原理来提高方位分辨率,而距离分辨率的提高则需借助于脉冲压缩技术.频率步进波形是通过发射载频步进变化的子脉冲串来合成大带宽信号,从而获得高距离分辨率.若将频率步进波形应用于合成孔径雷达,则可获得距离和方位的二维高分辨率.本文首先分析了径向速度对频率步进雷达一维距离像的影响,然后建立频率步进信号照射下的合成孔径雷达回波模型,提出频率步进波形设计原则,给出频率步进合成孔径雷达的成像步骤.     

太赫兹合成孔径雷达成像运动补偿算法

合成孔径雷达(SAR)成像理论分析和工程经验表明当雷达平台的运动误差幅度达到亚波长量级时,会影响图像的聚焦质量。相对传统微波SAR,太赫兹合成孔径雷达(THz-SAR)工作在波长更短的太赫兹频段,对搭载雷达平台的稳定性要求更苛刻,需要达到微米级的控制和测量精度,目前的平台控制和测量技术还不能满足要求。该文提出一种基于回波数据的THz-SAR成像运动补偿算法,通过惯性测量单元输出的姿态信息完成由运动误差引起的距离徙动的校正,结合天线方向图和粗聚焦图像中特显点的最大幅值估计最优位置并构建理想回波。利用实际回波和理想回波数据提取由平台运动误差引起回波的相位误差并进行补偿,有效地实现了THz-SAR高分辨率成像。采用中心频率0.2 THz的SAR系统进行室外车载实验,对目标进行2维高分辨成像,得到角反射器和金属条的SAR图像。实验结果验证了所提运动补偿算法的正确性和有效性。     

星载合成孔径雷达回波信号的仿真

分析了星载合成孔径雷达空间几何关系和卫星轨道摄动方程,提出了一种基于Stop and go模型的星载SAR回波信号仿真方法。详尽地描述了整个仿真过程,讨论了回波信号仿真的方法,并给出回波信号的仿真结果和RD算法成像结果。