基于辅助数字高程模型的方位多通道SAR相位失配校正方法

在方位多通道合成孔径雷达(SAR)系统中,进行非均匀采样重建之前,由于通道特性不一致导致的幅度相位差异必须进行校正,以避免图像中出现“鬼影”虚假目标,影响图像判读。方位多通道SAR工作过程中,平台偏航和俯仰导致的通道相位失配具有方位时变和距离空变特点。目前基于平台姿态信息的通道相位失配校正方法均未考虑地形高程起伏带来的影响。该文提出一种新的方位多通道SAR相位失配校正方法,基于辅助数字高程模型(DEM)信息和平台姿态信息,获得更加精确的场景下视角,在地形起伏较大的场景显著提高了通道间相位失配估计精度。针对提出的算法,开展仿真实验,针对虚假目标抑制效果开展定量评估。同时选取场景高程起伏较大场景开展了机载飞行试验数据处理,并对实验结果进行分析,验证算法的有效性。      

基于方位向相位编码技术的方位向多通道SAR距离模糊抑制方法

距离模糊一直是影响合成孔径雷达(SAR)成像质量的重要因素之一。方位向相位编码(APC)技术是一种有效抑制距离模糊的方法,但是由于APC技术高度依赖于高过采样率,对于多通道SAR系统,APC技术的距离模糊抑制效果很有限。该文提出一种新的基于APC技术的多通道系统距离模糊抑制方法。该方法首先通过APC技术将部分距离模糊信号产生方位平移,通过额外增加接收通道数提供的额外信号自由度,能够在方位向上通过合适的数字波束形成(DBF)技术同时滤去距离模糊和重建方位向信号,因此距离模糊信号可以被很好地抑制。该文最后给出仿真结果,证明该方法的有效性。     

一种单星方位多通道高分辨率宽测绘带SAR系统通道相位偏差时域估计新方法

方位多通道合成孔径雷达(SAR)可有效抑制多普勒模糊以实现高分辨率宽测绘带(High-Resolution Wide-Swath, HRWS)成像。通道间的幅相误差以及位置测量误差都将影响多普勒模糊抑制性能。通过分析单星方位多通道SAR系统的通道相位误差特性,该文提出一种基于回波数据的通道相位误差时域估计方法。该方法首先利用相邻通道间的回波数据进行干涉处理,其干涉相位包含回波多普勒中心信息以及相邻通道间的相位偏差信息。然后利用循环相消方法消除通道间相位偏差的影响,提取出原始回波的多普勒中心。最后,通过对去除多普勒中心分量后的通道间干涉相位进行积分,即可得到各通道相对于参考通道的相位误差。该文方法不仅可以有效地估计通道间的相对相位偏差,还可对原始回波的多普勒中心进行有效地估计。仿真实验验证了该文算法的有效性。     

基于方位向多通道的星载SAR Mosaic模式研究

Mosaic模式是聚束和ScanSAR的混合模式,能同时实现高分辨率和大场景成像。该文提出一种基于方位向多通道的Mosaic模式,将成像场景沿距离向和方位向划分为若干子成像块,各块采用滑动聚束模式独立成像后再进行2维拼接。利用短发射子孔径使系统扫描角显著减小,进而降低系统设计难度,同时也使各子成像块距离徙动量减小;方位向多通道接收能提高系统信噪比,利用空间采样降低脉冲重复频率,更有利于波位选择。     

基于距离谱分析的方位多通道HRWS SAR通道偏差稳健估计

在方位多通道高分辨宽测绘带合成孔径雷达(HRWS SAR)系统中,通道间幅相偏差和通道时延偏差将会导致多普勒解模糊性能下降。为了解决该问题,该文提出一种基于距离频谱分析的方位多通道HRWS SAR通道偏差稳健估计方法。该算法分为两步：第1步,通过对相邻通道回波距离频谱的干涉相位进行相位解缠绕和加权多项式拟合,从而获得通道时延偏差的稳健估计;第2步,基于空间互相关理论,根据通道间常数干涉相位同时估计基带多普勒中心和通道间相位偏差。相比于传统算法,该算法克服了相位缠绕和跳变对系数估计的影响,提高了算法稳健性,而且能同时估计基带多普勒中心和通道相位偏差。实测及仿真数据处理验证了该算法的稳健性和精确性。     

一种基于误差反向传播优化的多通道SAR相位误差估计方法

方位向多通道合成孔径雷达(SAR)可实现高分辨率宽测绘带成像,准确估计通道间相位误差是保障成像质量的关键。该文提出了基于误差反向传播训练优化的通道相位误差估计方法,该方法根据多通道SAR回波生成的物理过程,构建含有通道间相位误差待估计参数的观测矩阵,通过初始化的通道误差和初始化的目标散射系数参数生成初始化的SAR回波,并计算该回波与多通道SAR实测回波之间的误差,通过深度学习中常用的误差反向传播的方法,不断训练优化上述参数,最终获得通道间相位误差的估计值,同时也得到了对稀疏目标散射系数的估计。该方法基于误差反向传播方法,并将该方法与通道误差的形成原理相结合,在稀疏假设下同时完成了相位估计和成像,为多通道SAR误差估计提供了一种全新的思路。多通道SAR仿真数据验证了该文算法的有效性。      

双频段多通道SAR宽幅成像技术研究

现代星载海洋监视雷达既需要高分辨率,又要有大成像幅宽能力。但分辨率和成像幅宽在常规合成孔径雷达成像模式下往往不能同时兼顾。文中分析了二者之间存在矛盾的原因,提出一种能兼顾的双频段多通道解决方案,对其在工程实施中存在的关键技术进行了重点阐述,明确了技术实施途径。通过机载实验试飞,验证了关键技术工程实施的有效性和可行性。     

高分宽幅SAR系统下的方位多通道运动目标成像算法研究

在方位多通道SAR系统中,由于运动目标的回波特性和静止目标的不同,传统的重构滤波器组方法对运动目标的重建是无效的。该文提出一种方位多通道SAR运动目标信号重构方法。该方法首先分析了方位多通道SAR系统中运动目标回波特性,并与静止目标回波形式进行对比,给出了传统重构方法失效的主要原因;通过引入运动目标的径向速度参数,有效实现了匀速运动目标的频谱重构,较好地抑制了方位多通道SAR系统中匀速运动目标的方位模糊。星载仿真实验结果验证了该重构方法的有效性。

     

2种多通道SAR/GMTI相位误差估计方法

针对多通道合成孔径雷达(SAR)和地面运动目标检测(GMTI)系统,提出了2种通道相位误差估计方法:a)利用杂波的信号特征向量与其导向矢量的线性关系直接进行通道误差估计;b)通过对回波数据进行方位重采样,然后利用杂波信号特征向量张成的空间(即信号子空间)与真实导向矢量张成的空间相同的原理进行误差估计。实验证明,2种方法均能有效地进行通道相位误差估计,并且方法 b)具有更高的估计精确度。     

SAR方位向多普勒调制干扰

从分析合成孔径雷达(SAR)的回波信号特点以及线性调频信号方位向时延和多普勒频移的耦合特性出发,提出了基于多普勒调制的SAR方位向干扰方法.根据多普勒调制方式的不同,新的干扰可获得距离向处理增益和部分方位向处理增益,形成方位向的虚假单点目标、多点目标、线条目标、多段线条目标等干扰效果,因干扰回波具有动态特征,也可有效对抗合成孔径雷达-地面运动目标指示,是一种灵活多样的SAR方位向欺骗式干扰方法.     

基于方位相位编码的脉内聚束SAR成像方法

脉内聚束模式有效克服了星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)高分辨率与宽测绘带之间的矛盾,同时可以兼顾回波的信噪比。然而距离维空域滤波的信号分离方法容易受地形起伏的影响,甚至失效。针对此,该文提出了一种结合方位相位编码(Azimuth Phase Coding, APC)的脉内聚束SAR成像方法,利用APC技术使不同子脉冲回波的方位频谱处在不同的脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequencies, PRF)范围,然后利用方位自适应波束形成技术来分离回波信号。文中对信号分离方法以及频移因子的选择进行了详细的讨论。最后仿真实验结果验证了所提方法的有效性。      

基于内定标的高分三号通道误差校正方法

为了解决无法同时获取高分辨率和宽测绘带的问题,方位多通道系统应运而生。高分三号的双通道成像模式称为超精细成像模式,用来满足高分宽测的需求。通道间幅相不一致一直是方位多通道系统需要解决的问题。通道误差会导致存在虚假目标,成像质量下降。为了解决通道误差问题,提出一种基于内定标数据的校正方法,首先通过内定标数据估计出通道误差,然后在距离频域对回波数据进行相应的误差补偿。高分三号实测数据的处理结果表明该方法可有效估计出通道误差,抑制方位模糊。可见基于内定标数据的误差校正方法的有效性和鲁棒性。     

基于亚稳态检测的SAR ADC电容失配校准算法

随着工艺进程的不断推进,逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的电容失配对整体电路的速度和精度影响越来越大。针对SAR ADC中电容失配的问题,提出一种基于亚稳态检测的SAR ADC电容失配校准算法,在不增加模拟电路时序复杂度的情况下,有效地解决了电容失配导致的SAR ADC精度不足问题。将该算法运用于12 bit 150 MS/s SAR ADC中,模拟结果表明,有效位数(Enob)可以达到11.93 bit,无杂散动态范围(SFDR)达到92.66 dB。     

软件化雷达中接收通道不一致性的校正方法

针对校正软件化雷达接收通道不一致性的查表法 ,深入研究了接收通道增益的估计方法 ,该方法首先在天线阵列所在平面设置的一个校正源 ,运用信号子空间对信号DOA和通道增益的约束关系对通道增益进行估计 ,在未知校正信号DOA时可通过迭代的方法获得二者的一致估计。仿真证明了该方法的有效性。     

利用相位中心偏移方位多波束来实现宽测绘带SAR成像

该文提出了一种基于相位中心偏移方位多波束的宽测绘带星载SAR实现方案。通过在方位向上配置相位中心偏移的多个波束使雷达在一个脉冲周期内完成多个多普勒历程的信号采样,显著降低系统对脉冲重复频率的要求,实现宽测带SAR成像。针对卫星速度的非恒定性和不同波位所需PRF的多样性造成的方位信号非均匀采样,该方案采用了多通道信号重建技术来恢复均匀采样信号的算法。与采用高轨技术和分布式技术的宽测绘带SAR方案相比,这种方案的技术难度较小、易于实现。