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。     

星载SAR斜视模式运动目标方位多通道信号重建方法

在星载方位多通道SAR斜视模式下,方位斜视角度和运动目标的速度分别导致回波多普勒频谱发生2次混叠和通道失衡,影响运动目标方位多通道信号重建.针对该问题,该文提出一种适用于多通道斜视模式下的运动目标的重建方法.首先通过方位向去斜预处理消除了斜视导致的2次多普勒混叠,然后通过修正的多通道重建矩阵来解决目标速度导致的通道失衡.此外,该文还研究了通道冗余情况下的杂波抑制能力,分析了估计速度误差带来的残余相位误差,给出了一种星载方位多通道SAR斜视模式下的运动目标速度快速估计搜索方法.最后,通过点目标仿真验证了方法的有效性.     

星载SAR斜视模式运动目标方位多通道信号重建方法

在星载方位多通道SAR斜视模式下,方位斜视角度和运动目标的速度分别导致回波多普勒频谱发生2次混叠和通道失衡,影响运动目标方位多通道信号重建.针对该问题,该文提出一种适用于多通道斜视模式下的运动目标的重建方法.首先通过方位向去斜预处理消除了斜视导致的2次多普勒混叠,然后通过修正的多通道重建矩阵来解决目标速度导致的通道失衡...     

多普勒频谱模糊情况下的星载方位向多通道高分宽幅SAR-GMTI杂波抑制方法

该文提出了一种在多普勒频谱模糊情况下的星载方位向多通道高分宽幅合成孔径雷达地面运动目标检测(SAR-GMTI)系统的杂波抑制方法。首先,利用方位解线性调频对方位向多通道(HRWS) SAR-GMTI系统中的回波进行处理,得到杂波和动目标的粗聚焦图像。然后,将多通道SAR系统的粗聚焦图像表示为矩阵形式,并估计出相应的协方差矩阵。之后,用杂波协方差矩阵构造杂波空间的正交矢量,即最小特征值对应的特征向量。该方法需要一个冗余的通道自由度。由于杂波空间的正交矢量与杂波空间向量是正交的,因此可以用来抑制杂波。最后,通过仿真和实测数据实验结果验证该文所提杂波抑制方法的有效性。      

基于Relax算法的星载高分宽幅成像方法研究

现代星载合成孔径雷达(SAR)系统要求同时具备高分辨率和宽测绘带的能力,而传统单通道星载SAR系统在分辨率和测绘带两个重要指标之间存在固有矛盾,因此方位向多通道的方法被提出并用于解决上述问题。该文在分析方位向多通道回波模型的基础上,结合Relax算法的特点,提出了一种基于Relax算法的星载SAR高分宽幅(HRWS)成像方法,并给出了新方法的详细迭代流程。通过点目标回波仿真,并与传统的方位向多通道HRWS重建方法进行对比,验证了新方法的可靠性和有效性。

     

基于分布式压缩感知的高分宽幅SAR动目标成像技术

高分宽幅SAR动目标成像对目标跟踪具有重要的意义,常规天基多通道SAR技术要实现高分宽幅动目标成像需要通道数量巨大,系统复杂度过高,而且图像在方位向存在成对回波,形成虚警。针对上述问题,该文提出了一种基于分布式压缩感知的高分宽幅SAR动目标成像技术,在通道数量较大时,通道数量相比常规高分宽幅动目标成像构型通道数量约降低1倍,利用动目标稀疏特性和杂波背景非稀疏特性构建分布式压缩感知观测模型,采用先方位1维分布式压缩感知重建再距离方位2维分布式压缩感知重建,实现杂波背景和稀疏动目标的重建,并抑制多通道SAR动目标成像中的成对回波。结合RADAR-SAT数据的仿真试验结果验证了该技术的有效性。      

机载多通道SAR运动目标方位向速度和法向速度联合估计算法

对运动目标进行SAR成像时,参数估计是必不可少的。现有算法主要针对运动目标的径向速度和方位向速度进行估计,而对3维运动目标的法向速度无法估计。该文利用L型基线的机载多通道SAR系统,提出一种方位向速度和法向速度的联合估计算法。该算法在距离-多普勒域提取运动目标信号,并利用多幅SAR图像之间的相位差进行方位向速度和法向速度的联合估计。该算法不依赖图像配准,不需要解多普勒模糊,因此具有较高的估计精度和鲁棒性,有较强的实际意义和应用价值。

     

方位多通道SAR信号重建性能分析

方位多通道合成孔径雷达(SAR)图像质量受系统参数、阵列误差以及信号处理方法等多种因素的影响。该文针对方位多通道SAR的信号重建性能进行深入分析。首先对信号模型进行完善,引入了重建系数的概念,从而使得多通道SAR信号重建网络的设计具有更大的灵活性,继而在数字波束形成的框架下对一系列重建方法进行了介绍。其次,在得到重建误差功率谱的基础上,进一步给出信噪比与方位模糊比的解析表达式。最后,对各种算法的重建性能进行了定量评估与分析。仿真实验验证了理论分析的正确性。分析结果将为方位多通道SAR系统设计、信号处理以及图像质量预估提供有效支撑。     

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。     

基于特征分解的方位向多通道SAR相位失配校正方法

作为实现高分辨率宽幅成像的重要技术手段之一,方位多通道合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)近年来得到了广泛的研究与发展。在进行多通道数据重建之前,通道之间的传输特性必须校正一致,以避免图像中出现严重的虚假目标。在多通道SAR数据处理中,精确的基带多普勒中心估计对系统的通道失配校正和高分辨率成像具有非常重要的意义。但是单一通道数据的多普勒频谱混叠制约了传统基带多普勒中心估计算法在方位多通道SAR系统中的应用。基于特征分解处理,该文提出一种新的基带多普勒中心估计方法。该方法在推导过程中考虑了波束指向存在斜视的影响,能够实现方位多通道SAR系统基带多普勒中心和通道间相位误差的鲁棒估计。仿真实验和C波段方位向四通道机载SAR实验数据处理分析验证了算法的有效性。      

星载多通道高分辨率宽测绘带SAR系统运动目标检测方法

该文针对星载多通道高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统,提出一种新的运动目标检测方法。该方法首先利用波束形成方法进行杂波抑制,然后对运动目标的斜距历程进行拟合得到运动目标的运动方向。接着对杂波抑制后的数据进行聚焦处理,得到模糊的运动目标图像,并利用恒虚警检测技术检测得到所有的模糊运动目标。最后根据模糊图像的空间关系和估计出的运动方向检测出真实目标。星载仿真数据验证了该方法的有效性。     

多通道高分辨率宽测绘带SAR系统杂波抑制技术研究

对于多通道高分辨率宽测绘带合成孔径雷达(HRWS SAR),为了实现高分辨宽覆盖测绘能力,每个子孔径的回波信号均存在多普勒模糊,因此现有的杂波抑制方法不能有效的抑制杂波。针对这一问题,该文提出一种新的杂波抑制方法,并给出了对应的双门限CFAR检测方案。首先,借鉴数字波束形成(DBF)解多普勒模糊的思想,提出将自适应DBF技术应用于杂波抑制。然后,分析其存在的问题,并给出改进方案。改进方案可以降低杂波抑制所需要的自由度(DOFs),解决运算量与估计精度之间的矛盾问题。最后,仿真结果验证了该文方法的有效性。     

星载多站方位多通道高分辨宽测绘带SAR成像

结合数字波束形成技术,星载方位多通道合成孔径雷达(SAR)系统可以克服最小天线面积限制,实现高分辨宽测绘带(High Resolution and Wide Swath, HRWS)SAR成像。结合多站SAR系统即可实现高分辨干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR, InSAR)地形测绘。该文通过分析星载多站模式下各接收通道接收回波的信号模型,推导得到了其相对于参考接收通道接收回波的通用相位补偿公式,该公式同时补偿了由沿航向和垂直航向基线引起的相位误差,然后对基于最优Capon法的多相位中心解模糊成像的保相性进行了分析证明,由此得到了解模糊后每个方位时刻回波所对应的卫星轨道信息,为后续干涉处理及目标定位等奠定基础,最后利用地球椭球模型仿真的星载双通道多普勒模糊回波数据验证了该文方法的有效性。     

一种合成孔径雷达对地面运动目标成像和精确定位的算法

该文针对正侧视合成孔径雷达工作体制下运动目标成像、定位问题进行研究。分析了运动目标成像与静止目标成像的异同。提出利用距离历程拟合,结合静物场景成像的部分已知信息(地面道路或者桥梁的方向),准确估计t=0时刻目标的坐标和两维速度,不仅为运动目标精确成像提供了信息,同时得到目标运动轨迹相对地面场景的准确位置。该文提出的方法对于目标在照射孔径内的位置没有特殊假设(以往研究的时频分析方法需要假设目标在t=0时刻位于载机的正侧方向)。最后定量分析了不同形式匹配滤波器对运动目标回波成像的效果以及采用静止目标匹配滤波器对运动目标回波进行成像处理而产生的移位和散焦影响.     

基于多普勒谱优化的HRWS SAR系统通道相位偏差估计算法

方位多通道SAR系统通过抑制多普勒模糊,能够实现高分辨率和宽测绘带(HRWS)对地观测。针对通道间幅相偏差会导致成像结果中出现目标模糊分量的问题,该文提出一种通道相位偏差估计算法。该算法利用通道间相位偏差会造成多通道重构方位谱在主瓣内展宽的特性,通过优化多谱勒谱能够实现通道相位偏差的有效估计。该算法在通道相位偏差估计前不需要进行多普勒中心估计,减小了由多普勒中心估计不准引入的误差,并且在低信噪比的情况下仍然具有良好的估计性能。基于仿真数据和实测数据的实验验证了该文算法的有效性。     

A High Resolution Wide Swath SAR method based on intra-pulse null steering and MIMO

High Resolution Wide Swath （HRWS） Synthetic Aperture Radar （SAR） often suffers from low Signal-to-Noise Ratio （SNR） due to small transmitting antenna, especially in phased array antenna systems. Digital Beam Forming （DBF） based on Single Input and Multiple Output （SIMO） achieves receiving array gain at the cost of increasing data rate. This letter proposes a new HRWS SAR method, which employs intra-pulse null steering to get receiving gain in elevation and decrease the data rate, and Multiple Input and Multiple Output （MIMO） using Space-Time Block Coding （STBC） in azimuth to get transmitting gain and receiving array gain simultaneously. The feasibility is verified by deduction and simulations.     

基于相关法的合成孔径雷达运动目标的参数估计

本文针对合成孔径雷达运动目标的运动参数估计问题，将方位向频谱相关法用于运动目标的参数估计，本文详细探讨了频谱相关法，给出了相应的框图，在此基础上，利用自适应滤波的概念，引入了时域估计的方法，将两者在计算量进行了比较，并采用在原始数据中注入运动目标的方法，通过计算机模拟，给出了不同信噪比和不同运动速度下的参数估计曲线，将两方法进行了比较，得出了一些有参考意义的结论。     

双基SAR成像的点目标解析频谱研究

双基SAR距离徙动由于存在两个双曲线形式,使用传统的驻定相位原理方法难以解析得到双基下的目标二维频谱。该文总结了LBF方法,级数反演方法,利用双基成像几何的瞬时频率方法以及基于等效单基思想的DMO方法,并给出了必要的分析,给出了DMO方法和GBF的等效性,验证了在任意构型下级数反演方法和LBF的关系。通过不同双基构型下的点目标成像仿真结果详细分析了各种方法的聚焦性能。