三种聚束式SAR成像算法比较

首先建立了聚束式SAR成像的信号模型，阐述了聚束式SAR成像的基本原理。然后重点对三种聚束式SAR成像算法进行了讨论与比较，包括极坐标格式（PF）算法、线性一调频测绘（CS）算法和距离走动（RM）算法。最后给出了仿真实验及结论。     

基于极坐标格式算法的地基雷达数据处理方法

近年来,地基合成孔径雷达（Ground-based synthetic aperture radar,GBSAR)被广泛应用于地表形变监测和大型建筑物形变监测。极坐标格式算法（Polar Format Algorithm,PFA）是一种典型的聚束SAR高分辨率成像算法,本文针对地基SAR应用于特定监测目标场景这种应用背景,将极坐标格式算法应用于其中,提出了一种基于极坐标格式算法的地基雷达数据处理方法,建立了地基雷达的成像几何,从信号的相位历程这一角度分析了该方法的基本原理,引进多项补偿因子并提高了方位向的分辨率,最后通过仿真数据和实测数据验证了该理论方法的正确性和可行性。      

基于Chirp Scaling的双基SAR成像PFA算法研究

该文研究了基于Chirp Scaling原理实现双基聚束SAR成像的极坐标格式算法(Polar Format Algorithm, PFA)。PFA通过两个一维插值来实现数据的极坐标格式转换,插值计算量较大。该文基于发射信号的线性调频特性,在距离向对极坐标格式数据进行变标处理,仅包含信号复乘和FFT,从而避免了插值运算。文中对于接收Chirp信号和Dechirp信号分别进行了讨论,依照不同流程实现了极坐标格式算法。同插值方法相比,二者聚焦结果相当,但是CS(Chirp Scaling)的方法速度有显著提高。点目标仿真实验验证了此方法的有效性。     

移变模式下双站SAR极坐标格式成像算法研究

通过对移变双站SAR的飞行几何模型的分析,用极坐标格式算法（PFA）实现了移变模式下的双站SAR成像。首先推导移变模式下的条带双站SAR回波模型,再利用条带式SAR与聚束式SAR的内在联系,将条带式SAR的回波数据转换为聚束式SAR二维去斜后的同形回波数据。通过对回波数据的分析,提出移变模式下的PFA算法,并用坐标系旋转的方法提高数据利用率。对点目标的仿真实验证实了该方法的可行性,并且得到优于RD的聚焦效果。     

基于改进PFA的车载大斜视SAR成像算法

为了应对车载毫米波雷达大斜视成像困难的问题,本文提出一种改进的极坐标格式算法（Polar Format Algorithm, PFA）对条带车载毫米波雷达斜视回波进行基于子孔径拼接的成像。该算法从条带数据与聚束数据的特点出发,将全孔径回波划分为子孔径,利用PFA处理子孔径数据。由于PFA存在波前弯曲误差,子图像不能直接拼接,因此对每一幅子图像进行几何失真校正。同时,以重叠子孔径的划分方式保证成像结果的高分辨率。最后截取子图像进行拼接得到条带SAR成像结果。所提方法解决了车载毫米波雷达大斜视情况下两维耦合严重的问题。通过对点目标和实测数据的仿真与分析验证了所提方法的有效性。     

大距离徙动情况下距离多普勒(RD)算法与后向投影(BP)算法的比较

距离多普勒(Range-Doppler，RD)算法是传统窄带／窄波束SAR的经典成像算法，它借助菲涅耳近似，只保留了斜距R(t)的线性部分和二次项。但是当距离徙动严重时，方位向二次以上的高次相位项不能忽略，这会大大降低聚焦精度。后向投影(Back-Projection，BP)算法是一种基于时域处理的成像算法，通过计算双程延时将对应信号进行相干累加，获得高分辨率SAR图像。BP算法由于用时延代替了相位的概念，故与频率无关，不存在距离徙动校正的问题。本文介绍了RD算法和BP算法的原理及算法实现，并且利用距离向插值改进了BP算法。最后，结合计算机仿真结果详细比较了这两种算法的若干性能指标，证明了BP算法比RD算法更适用于大距离徙动情况下的SAR成像。     

基于RMA的前视激光合成孔径雷达成像算法

针对传统的侧视激光合成孔径雷达成像系统的缺点,研究了一种基于RMA的前视激光合成孔径雷达成像算法.首先研究了前视激光合成孔径雷达的组成原理,给出了系统的结构框图,分析了点目标的距离向和方位向多普勒历程,采用Matlab对成像结果进行了仿真,并对点目标的成像包络进行了详细仿真,结果表明,该算法可对雷达前视场景的目标进行有效成像.     

基于RMA的前视激光合成孔径雷达成像算法简

针对传统的侧视激光合成孔径雷达成像系统的缺点,研究了一种基于RMA的前视激光合成孔径雷达成像算法.首先研究了前视激光合成孔径雷达的组成原理,给出了系统的结构框图,分析了点目标的距离向和方位向多普勒历程,采用Matlab对成像结果进行了仿真,并对点目标的成像包络进行了详细仿真,结果表明,该算法可对雷达前视场景的目标进行有效成像.     

雷达成像近似二维模型及其超分辨算法

现有的雷达成像超分辨算法是基于目标回波信号的二维正弦信号模型,所以模型误差,特别是距离走动误差,将使算法性能严重下降或失败。为此,本文采用距离走动误差下的一阶近似雷达成像二维信号模型,提出了一种基于非线性最小二乘准则的参数化超分辨算法。在算法中,距离走动误差补偿与目标参量估计联合进行,文中同时给出了算法估计性能的Ｃｒａｍｅｒ－Ｒａｏ界及仿真结果。     

机载平行等速双基SAR的极坐标格式成像算法

平行等速双基SAR是指收发平台速度大小和方向均相同的双基SAR系统,该构型具有广阔的应用前景。在此将传统适用于单基地SAR成像的极坐标格式算法（PFA）加以改进,使之适用于平行等速双基SAR成像处理。由于收发异置,回波信号在接收平面和发射平面的斜距几何关系比较复杂。为了便于后续的二维插值操作,用一个新的几何模型来描述收发平面上斜距的关系。该算法具有传统PFA算法的操作简单,易于实现的特点。最后通过仿真数据的成像处理对该方法进行了验证。     

极坐标格式算法及其在条带SAR成像中的应用

极坐标格式算法(PFA)是一种典型的聚束SAR成像算法。本文从信号相位历程的角度阐述了PFA成像的基本原理，并基于对条带SAR和聚束SAR两种模式的比较，利用二者之间的内在联系，将条带SAR的原始数据进行分块处理并将分块数据等效成为聚束模式数据，然后用PFA对等效数据进行聚束成像。对外场数据的处理证实了理论分析的正确性和本文所提出方法的可行性。     

基于重叠子孔径极坐标算法的波前弯曲效应的补偿

 聚束SAR模式是获得高分辨率雷达图像的一种有效的方法.用经典的极坐标算法重建聚束SAR图像时,波前弯曲效应会导致远离图像中心处的点散焦.本文通过对波前弯曲产生的机理以及经典极坐标算法下空变相位误差的分析,提出了一种可以在成像过程中补偿波前弯曲效应的重叠子孔径极坐标算法,该算法可以有效的增大极坐标算法的成像面积,可以应用于P波段成像和超高分辨率成像中.     

星载聚束SAR频域极坐标算法研究

介绍了一种与经典时域极坐标成像算法基本思路及实现步骤类似的频域极坐标算法。首先说明了频域极坐标算法原理及实现步骤。然后分析了时域极坐标算法存在残余视频相位误差的原因及其对成像结果的影响。经推导得出频域极坐标算法从根本上避免了该误差。又对两算法带宽进行研究,指出在高精度的星载聚束SAR成像时,频域极坐标算法不存在时域极坐标算法的距离带宽展宽效应。最后利用星载聚束SAR参数进行仿真,证实了该算法较时域极坐标算法的优势。     

基于距离向Scaling原理的聚束SAR极坐标格式成像算法

极坐标格式成像算法(PFA)的实现存在两个问题：去调频后存在残余视频相位(RVP);极坐标格式转化成直角坐标格式的插值处理运算量大,且插值精度会影响聚焦效果。针对这两个问题,该文提出了一种基于Scaling原理的距离向重采样方法,而方位向则采用Chirp-Z变换,在完成去RVP的同时完全避免了插值。该算法与传统PFA相比,仅仅使用FFT及信号复乘,更利于在硬件上实现,极大节省了计算成本,而且所得图像质量也有一定提高。另外与已存在的距离向CZT方法相比该文流程更为简单,包含更少的FFT及信号复乘。仿真实验验证了该文算法的有效性。     

圆迹SAR极坐标格式算法研究

 该文提出一种新的用于圆迹合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar, CSAR)成像的极坐标格式算法。在CSAR模式下,点目标的波数域3维频谱为3维曲面。根据这一特点,算法采用逐高度平面成像的方法最终获得3维图像,即通过参考函数相乘,将频谱投影到2维平面,既避免了高度向的插值,又保证了算法的精确性。并且该算法通过两步相位补偿操作校正了越距离单元徙动的高次项,扩大了有效成像范围,避免了场景边缘目标的散焦。最后,点目标仿真验证了该算法的有效性。     

基于CZT的双基地SAR极坐标格式成像算法

与其它聚束式成像算法相比,极坐标格式算法(PFA)具有距离向数据率更低、与自聚焦兼容等优势,但同时也存在着由二维波数域插值而带来的插值误差和计算负担大等不足.本文利用Chirp-Z变换(CZT)的特性,提出了一种基于CZT的双基地极坐标格式成像算法(CZT-PFA),采用CZT来代替原来的插值处理,不仅有效的降低了算法计算量,而且避免了插值误差对成像结果的影响,提高了PFA的性能和实用性.     

结合Chirp Z变换的聚束SAR极坐标格式成像算法

提出了一种新颖的基于Chirp Z变换（CZT）的极坐标格式成像算法。首先分析了极坐标格式下聚束SAR的回波信号模型,阐述了CZT的基本原理,然后详细推导了利用CZT实现极坐标格式成像的理论依据,给出了成像算法流程及各步骤的具体参数取值,在成像处理中完全避免了插值运算,减少了极坐标格式成像算法的复杂度,最后通过点目标仿真给出了成像结果,验证了算法的可行性和有效性。