基于两步方位重采样的中轨SAR聚焦方法

中轨轨道显著的弯曲特性导致中轨SAR信号存在2维空变,因此大场景成像对于中轨SAR仍然是个难题。该文使用参数2维空变的4阶多项式模型对信号进行建模。同时提出一种基于两步方位插值的信号方位空变校正方法,通过方位时域重采样可以校正参考距离上不同方位目标点的多普勒调频率的线性和2次空变,距离向利用CS/RMA算法即可校正场景中所有点目标的距离徙动,而第2步多普勒重采样则能够校正剩余的多普勒参数的空变特性,包括剩余的距离方位耦合空变,以及高阶多普勒参数空变。通过两步插值法能够完全校正整个场景目标信号的方位空变特性,使得传统频域成像算法可以应用于中轨SAR的大场景聚焦。最后通过所提方法与参考方法的仿真结果对比,验证了所提方法的有效性。     

基于子孔径Keystone变换的曲线轨迹大斜视SAR回波模拟

大机动条件下的曲线轨迹大斜视SAR系统传递函数具有复杂的多维空变性,现有的高效频域回波模拟算法均难以实现扩展场景的高精度回波模拟。为此,该文提出一种基于子孔径Keystone变换的机动SAR回波模拟方法。该方法根据距离徙动校正后的距离压缩函数对场景的距离压缩回波进行快速模拟,然后通过高精度的距离向逆处理实现扩展场景的回波模拟。为减少残余距离徙动对回波模拟精度的影响,距离向处理过程中采用子孔径Keystone变换的方法实现空变距离徙动的精确校正。理论分析和仿真结果表明,所提方法能够快速高精度地模拟扩展场景的机动平台大斜视SAR原始回波数据。     

基于二阶Keystone变换的双站前视SAR成像算法

由于回波信号具有剧烈的二维耦合和距离徙动特性,相比传统的单站合成孔径雷达(SAR)而言,双站SAR数据的成像处理更具有挑战性,双站前视SAR则更是如此。由于没有解决距离徙动的空变性和高阶距离-方位耦合,导致目前现存的成像算法效果较差,成像范围也受到较大限制。针对上述问题,文中提出了一种基于二阶Keystone变换(KT)和改进的非线性调频变标(NLCS)方法的成像算法。首先,利用线性距离徙动矫正去除线性距离徙动和多普勒中心频率;然后,采用二阶KT来补偿距离弯曲;最后,采用改进的非线性调频变标方法用于均衡不同点目标方位空变的多普勒调频率。仿真结果证明了该算法的有效性。     

一种改进的大斜视小孔径SAR距离多普勒成像法

首先,分析了大斜视下小孔径SAR回波距离徙动的特点,其距离走动的影响远大于距离弯曲,可忽略距离弯曲和距离展开的高次项;然后,提出一种基于Keystone变换和秩亏Capon法改进的距离多普勒成像法.利用Keystone变换进行距离走动校正,可避开斜视角精确测试的难题.针对较少的方位向采样数据,利用非对角加载的秩亏Capon法进行方位脉压,可提高方位分辨率,获得高效的SAR成像.     

一般构型机载双站SAR回波信号特性分析

一般构型机载双站合成孔径雷达(SAR)的成像结构与系统参数使其回波信号具有新的特性,文中从残余距离徙动、多普勒参数、回波频谱三个方面对信号特性进行分析。研究结果表明,残余距离走动与残余距离弯曲具有方位向非对称性,宽场景成像中需按照残余距离徙动与二阶相位误差对观测场景进行成像区分块;多普勒质心具有二维扩散性,多普勒调频率与多普勒带宽具有二维扩展性;在距离频域-方位时域校正距离走动可削弱因双站斜视带来的回波信号距离-方位向二维强耦合,推导了距离走动校正后的回波频谱公式。仿真验证了一般构型机载双站SAR的信号特性与距离走动校正方法的有效性。     

机载双站SAR成像区分块分析

机载双站SAR的回波数据具有距离空变性或距离-方位二维空变性,需要对观测场景进行分块成像。本文从机载双站SAR斜距历程出发,借助于载机轨迹解耦合公式,推导了观测场景中任一点目标的距离走动和距离弯曲公式。根据距离徙动校正后的残余距离徙动与二阶相位误差,推导了机载双站SAR的成像区分块准则。基于该准则仿真得到了各种构型机载双站SAR的成像区分块结果,分析了双站结构参数与系统参数对成像区的影响,为双站SAR宽场景成像时成像区分块提供了理论指导。      

二维stolt插值解耦合的GEO SAR成像算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)二维频谱形式复杂、二维空变性处理困难等问题,考虑成像参数随距离和方位的空变性,给出了一种利用二维stolt插值解耦合的GEO SAR成像算法,该算法不需要求解GEO SAR复杂的二维频谱,在距离频域和方位时域利用空变斜距的二阶近似模型和二维stolt插值变换校正了距离和方位的耦合;同时,针对二维插值计算量大和复杂度高的问题,采用非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)替代了传统的插值和快速逆傅里叶变换(IFFT)运算。理论分析和仿真结果表明该算法能够补偿回波的二维空变特性,实现GEO SAR聚焦成像,且各成像指标接近理论值。      

基于三维等距球体解析模型的俯冲段大斜视SAR成像算法

当合成孔径雷达(SAR)工作在俯冲段大斜视模式时,面临着斜视角沿距离向空变、距离-方位耦合严重以及3维速度与加速度带来扰动等问题,导致回波存在着严重的距离徙动(RCM)和多普勒相位的2维空变.针对这些问题,该文构建了一种用于精确描述俯冲段大斜视SAR回波距离-方位空变特性的3维等距球体解析模型.基于该模型,提出一种去除方位空变残余高阶RCM的校正方法,并重新推导了去除多普勒相位方位空变的频域拓展非线性变标(FENLCS)方法,结合子孔径处理方式解决了SAR工作在俯冲段大斜视模式下所面临问题.理论分析和仿真结果证明,该文构建的模型对于回波的距离-方位空变特性有着更精确的描述,且所提算法具有更好的成像效果.     

基于三维等距球体解析模型的俯冲段大斜视SAR成像算法

当合成孔径雷达(SAR)工作在俯冲段大斜视模式时,面临着斜视角沿距离向空变、距离-方位耦合严重以及3维速度与加速度带来扰动等问题,导致回波存在着严重的距离徙动(RCM)和多普勒相位的2维空变。针对这些问题,该文构建了一种用于精确描述俯冲段大斜视SAR回波距离-方位空变特性的3维等距球体解析模型。基于该模型,提出一种去除方位空变残余高阶RCM的校正方法,并重新推导了去除多普勒相位方位空变的频域拓展非线性变标(FENLCS)方法,结合子孔径处理方式解决了SAR工作在俯冲段大斜视模式下所面临问题。理论分析和仿真结果证明,该文构建的模型对于回波的距离-方位空变特性有着更精确的描述,且所提算法具有更好的成像效果。     

基于加速度斜距模型的大场景超高分辨率星载SAR成像方法

在大场景超高分辨率星载合成孔径雷达(SAR)中,等效速度在方位向上的空变性会导致方位散焦,此时传统的双曲线斜距模型已经不再适用,针对这个问题,该文提出一种新的加速度斜距模型,该模型可以把速度的方位空变特性考虑在内。在此模型的基础上,该文还给出了相应的信号处理和成像方法,首先通过方位时域重采样消除速度的方位空变性,然后在2维频域去除三次项和四次项误差,最后再采用距离徙动算法(RMA)进行成像。仿真实验的结果证明了新的加速度斜距模型和成像方法的有效性。     

基于二维空变运动补偿的机动平台大斜视SAR稀疏自聚焦方法

大斜视角和空间3维加速度的存在使机动平台SAR的运动误差具有明显的2维空变性,极大地增加了成像难度。为此,该文提出了一种基于2维空变运动误差估计与补偿的稀疏自聚焦方法。该方法基于Keystone变换和频域相位滤波法构造了能够校正成像参数空变性的频域近似观测算子。在自聚焦过程中,首先,构建基于频域近似观测算子的稀疏自聚焦模型并采用迭代软阈值方法(ISTA)进行求解,从而实现图像的粗聚焦和非空变运动误差的估计;然后,采用稀疏自聚焦模型估计多个子区域的精确相位误差曲线,并基于最小二乘法估计空变的运动误差参数;最后,通过对近似观测算子的修正实现空变运动误差的补偿。仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于局部直角坐标和子区域处理的弹载SAR频域成像算法

针对弹载SAR平台非直线轨迹运动和大斜视成像的特点,该文提出一种基于局部直角坐标和子区域处理的频域成像算法。对大斜视成像模式,采用局部直角坐标系建模的方法,使距离走动校正后的方位信号具有更高的近似精度;为精确补偿包络和相位的方位空变,采用子区域成像的方式,可显著提高场景边缘处的聚焦质量;将各子区域图像校正至统一的地面坐标系下,即可得到最终的SAR图像。点目标仿真和实测数据验证了所提算法的有效性。     

基于NCS算子的大斜视SAR压缩感知成像方法

该文针对大斜视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像进行研究,提出了一种基于非线性频调变标(Non-linear Chirp Scaling, NCS)算子的大斜视SAR压缩感知成像方法。首先在详细分析大斜视SAR回波信号模型的基础上,给出了一种基于全采样数据的NCS成像算法,该算法有效完成了回波数据的走动补偿与解耦合处理,实现了准确成像。其次针对降采样的大斜视SAR回波数据成像问题,提出将上述成像算法构造成NCS算子并基于该算子建立压缩感知重构模型,通过对模型的优化求解直接获得最终的成像结果。该方法对于稀疏性成像场景能够有效降低回波数据采样率实现高质量成像,对于非稀疏成像场景在满采样条件下能够提高成像质量。最后的点目标和面目标的仿真实验验证了该文所提方法的有效性和可行性。      

基于级数反演的双基前视高机动平台SAR成像算法

双基前视高机动平台合成孔径雷达BFHM-SAR是一种新型合成孔径雷达成像模式,可实现高机动平台末端俯冲阶段全程二维高分辨成像。由于BFHM-SAR中收发平台沿曲线轨迹运动且均具有较大的速度和加速度,导致双基距离历程中存在双根号下高阶项的问题。此外,该构型相较于单/双基直线轨迹SAR,存在更为严重的距离徙动问题。针对上述缺陷,文中首先在时域对距离走动量进行校正以减少二维耦合量,然后在斜距精确高阶近似的基础上结合级数反演思想推导出信号的二维频谱,在距离频域-方位多普勒域进行剩余的距离走动和距离弯曲的校正,最后完成二维脉冲压缩,在实现高分辨成像。文中对该构型下特殊的方位向聚焦深度的问题也进行了具体分析,仿真实验结果验证了成像算法的正确性和可行性。     

弹载合成孔径雷达大斜视子孔径频域相位滤波成像算法

弹载合成孔径雷达(SAR)为满足机动性和实时性,常采用大斜视子孔径成像处理;而大斜视SAR成像存在严重的距离方位耦合,时域校正距离走动解决这一问题会带来方位聚焦深度问题。针对方位聚焦深度问题以及子孔径特性,该文提出一种新的子孔径成像算法频域相位滤波算法(FPFA),该算法在无近似瞬时斜距模型下,采用时域校正距离走动,频域校正弯曲,在方位频域引入相位滤波因子校正多普勒调频率和方位向高次项的空变性,并结合谱分析(SPECAN)技术实现方位聚焦。仿真和实测数据处理验证了该算法的有效性。     

提高雷达机动目标检测性能的二维频率域匹配方法

 增加目标信号的积累时间是提高雷达对微弱目标探测能力的主要方法.但是,对于高速运动目标,在长时间相参积累期间,目标回波信号容易产生距离徙动和多普勒走动,若不进行补偿,目标信号能量不能有效积累.传统基于keystone变换的方法仅适用于目标作匀速运动的情形,当目标作机动运动时,距离弯曲不能通过keystone变换进行校正.针对目标作匀加速运动,且高速目标存在多普勒模糊情况,本文提出一种二维匹配滤波新方法,该方法将脉冲压缩后的目标回波转换到距离-多普勒二维频率域,通过构造一补偿函数进行匹配滤波处理.该方法不需要知道目标运动速度参数,由目标径向速度引起的距离走动和径向加速度引起的距离弯曲均能得到很好的消除,另外,所提算法可以有效地利用快速傅里叶变换实现而无需进行插值操作,运算量小.仿真结果表明本文方法具有良好的高速机动目标积累检测性能.