基于空时等效采样复用的星载SAR宽域运动目标检测与成像

高分辨宽测绘带静态场景成像与运动目标检测与成像是星载合成孔径雷达(SAR)两个重要功能需求,也是新体制SAR的前沿和重点.现有的基于阵列接收多相位中心技术可解决方位分辨率与测绘带宽的矛盾,但其空时等效单通道数据难以实现运动目标的有效检测.现有的多通道SAR能改善杂波抑制和运动目标检测性能,但其对静态场景成像时仍存在方位分辨率与测绘带宽的矛盾.本文提出一种基于空时等效采样复用的信号处理新方法,同时改善了星载SAR在高分辨率宽测绘带静态场景成像与运动目标检测与成像两方面的性能.进而,本文深入研究目标径向速度在等效回波信号中引入的周期调制产生的目标方位像的"假峰"效应,并提出了有效的抑制"假峰"的补偿方法.最后,数值仿真试验验证了新方法的有效性.     

大场景高分辨率星载聚束SAR修正ω-k算法

基于等效斜视模型,该文给出了一种大场景高分辨率星载聚束SAR修正ω-k算法。针对大场景高分辨率星载SAR精确成像的需要,利用等效速度沿距离向的变化规律,改进了经典ω-k算法中的Stolt插值变换,实现了考虑等效速度的距离空变性的精确距离徙动校正。基于改进的Stolt插值,推导得到了沿距离向的成像指标一致的修正ω-k成像算法。仿真结果验证了该文成像算法的有效性。     

结合运动补偿的波数域算法

波数域算法(简称-k算法)可以很好地解决距离向和方位向的耦合问题,从而有能力处理宽波束SAR数据。由于传统的-k算法无法跟运动补偿方法结合起来,导致图像效果往往比较差。该文对传统-k算法进行了一些改进,通过反卷积的办法将距离徙动校正和方位压缩处理分开进行,并将子孔径和自聚焦办法运用到-k算法中去,从而使-k算法更具有实用性。最后用改进的-k算法对P波段宽波束SAR的实测数据进行处理,图像质量明显提高。     

一种应用在多孔径宽测绘带SAR中的CS算法

多孔径接收宽测绘带SAR方法是一种较先进的高精度宽测绘带SAR成像方法。这种方法要求先对距离向信号压缩然后用反解矩阵求出各个测绘带的信号,然后再进行方位向聚焦。RD算法应用在这种成像方法比较方便,但是在星载SAR成像中大多用精度较高、运算量较小的CS算法。CS算法要求先进行方位向FFT而不是距离向压缩,所以不能直接应用在这种成像方法中。该文提出了一种基于CS算法的多孔径成像算法,可以很方便应用于多孔径接收宽测绘带SAR,并进行了计算量和误差分析,给出了仿真结果。仿真结果证实了本文所述方法的有效性。     

高分辨率星载聚束式SAR的 Deramp Chirp Scaling成像算法

基于两步处理算法和Chirp Scaling算法,提出一种适用于高分辨星载聚束式合成孔径雷达(SAR)的Deramp Chirp Scaling(DCS)算法.该算法结合了谱分析(SPECAN)算法和Chirp Scaling算法的优点,算法先采用具有固定多普勒调频率的deramp处理实现方位的粗聚焦,消除了星载聚束式SAR特有的方位频谱混迭现象,然后应用Chirp Scaling原理实现距离的精确聚焦,并补偿deramp处理引起的方位相位误差,实现方位精聚焦.基于斜视等效距离模型,该模型更好地拟合了星载聚束式SAR的空间几何关系,推导了DCS算法,给出了实现步骤,整个算法无需任何插值操作,只需复乘和FFT即可完成.该算法适用于宽测绘带高分辨率星载聚束式SAR的精确成像处理.最后,通过计算机仿真,验证了算法的有效性.     

FDA-SAR高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法

由于多普勒模糊和距离模糊的制约,星载合成孔径雷达（SAR）成像方位高分辨率和宽测绘带成像之间存在严重的矛盾.针对这一问题,该文提出了基于频率分集阵列（FDA）SAR系统的高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法.该方法基于FDA的距离维可控自由度,利用FDA发射导向矢量的距离和角度二维依赖性,在空间频率域实现距离模糊回波的分离并对不同距离模糊区域分别进行成像处理,解决了星载SAR成像测绘带宽对方位高分辨率的制约问题.仿真实验验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于柱形抛物面天线的MIMO SAR研究

为了实现星载合成孔径雷达(SAR)的高分辨率宽测绘带成像,该文提出一种基于柱形抛物面天线的多发多收合成孔径雷达系统(MIMO SAR)。根据对系统结构和短偏移正交(STSO)发射波形的分析,该文给出该系统的具体处理方法。基于柱形抛物面天线易于在俯仰向形成高增益窄波束的优势,该系统能够利用数字波束形成技术对不同波形回波数据进行有效分离,从而获取更多的方位向等效相位中心。通过方位向多通道数据重构处理,成像场景回波数据可利用传统成像算法进行成像。仿真结果表明,该系统能够确保MIMO SAR的成像质量,并具有良好的成像性能。     

一种分段处理的大斜视SAR 成像算法

大斜视SAR 成像时,距离向和方位向严重耦合,距离走动现象明显,传统的SAR 成像算法面临严重挑战。论 文针对大斜视SAR 的成像特点,提出了一种分段处理的大斜视SAR 成像算法。该算法根据等效聚束条件进行方位分块, 在每个子块内通过距离压缩、相位补偿、距离校正和方位傅里叶变换等步骤实现子图聚焦,最后通过几何校正和子图拼 接得到条带SAR 图像。仿真结果表明,该算法能适应大斜视SAR 成像条件,获得较好的聚焦效果。     

高分辨率宽测绘带Scan SAR压缩感知成像算法研究

高方位向分辨率和宽测绘带对合成孔径雷达（Synthesis Aperture Radar, SAR）系统设计提出了矛盾的要求。为获得高分辨率宽测绘带地面图像,提出了一种基于扫描模式SAR（Scan SAR）及压缩感知（Compressive Sensing, CS）理论的解决方法。Scan SAR可获得宽测绘带,然而各子测绘带方位向照射不完整,导致了低的方位向成像精度。所提出的方法首先对子测绘带数据进行方位向补零,并完成距离压缩和距离徙动校正;在方位向有效数据行中进行随机取样构成新的数据矩阵;根据取样指标集构建合理的重建矩阵,通过ROMP算法重建出完整的方位向点目标位置信息;通过子测绘带图像拼接,即可获得高分辨率宽测绘带地面图像。仿真结果表明了所提出方法的有效性。      

地基SAR子图相干合成快速成像算法

地基合成孔径雷达（Ground Based Synthetic Aperture Radar, GB-SAR）差分干涉技术可获得亚毫米级的测量精度,在人造大型建筑物和地表形变监测领域具有广泛的应用前景。在成像处理方面,地基SAR成像几何构型具有合成孔径极短、方位波束宽、成像范围大的特点,与传统机载、星载SAR系统有很大差别,现有成像算法大都不能有效满足地基SAR实时成像处理需求。为此,本文提出一种基于子图像相干合成的地基SAR快速成像算法,能够实现地基SAR宽角度、近远场混合大场景数据的快速处理,得到伪极坐标系下成像结果。最后,利用仿真数据和实测数据对本算法进行了验证,证明了算法的有效性。      

一种斜视FMCW SAR的等效正侧视处理方法

本文分析了斜视调频连续波SAR中载机连续运动的影响——产生多普勒频移,以及其对图像聚焦的影响,建立了斜视调频连续波SAR信号模型,在分析了现有频率变标算法在斜视角较大情况下失效根源的基础上,提出了一种斜视数据等效正侧视处理方法,通过对斜视数据的预处理,将斜视数据按正侧视的方法来处理;针对预处理带来的方位聚焦深度的制约,采用方位非线性调频变标处理克服方位聚焦深度的限制.最后通过点目标仿真数据处理验证所提算法的有效性.     

机载双站聚束SAR改进ωK算法

双站SAR 能够获取目标不同方向的雷达散射系数,有助于图像分类和识别。双站聚束 SAR 分辨率高,目标识别能力更强。针对机载双站聚束SAR长合成孔径时间特点,该文引入改进双曲等效方法,修正了双曲等效距离模型的三次项精度;推导了2维波数域信号表达式,给出波数域图像重建方法;建立了距离-方位波数域的距离空变补偿项,提高了ωK算法的距离空变处理能力。计算机仿真结果验证了机载双站聚束SAR改进ωK算法的精确性和有效性。     

基于非均匀快速傅里叶变换的SAR方位向运动补偿算法

沿航向的非匀速运动对SAR成像质量有很大影响,而运动补偿后SAR图像存在几何形变,影响子图像拼接和多波段SAR图像融合。当沿航向速度误差较大时,实图像域插值校正后图像残留的几何形变不能忽略。基于上述问题,该文提出一种基于非均匀傅里叶变换的SAR方位向运动补偿算法,算法直接对方位向的非均匀数据进行非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)。该算法的定位误差和几何形变比实图像域插值校正几何形变算法小1到2个数量级,对沿航向速度误差有很强的鲁棒性,补偿后数据的幅度和相位信息都得以保留。SAR仿真和实测数据验证了该算法的有效性。     

弹载斜视SAR成像的改进波数域算法

导弹非匀速直线运动且速度快的特点,使得弹载SAR回波信号的多普勒参数随斜距的变化较大,因此在波数域进行相位补偿的波数域算法很难实现弹载SAR测绘带内的高精度成像处理。该文在经典波数域算法及相关文献的基础上对波数域成像算法进行改进,将2维波数域中的方位压缩处理变换至时域或空域进行,从而可完成成像过程中多普勒参数适应距离的变化,降低原有算法使用同一参数带来的相位误差,因此改进算法能适用于宽测绘带的弹载SAR精确成像。仿真实验验证了改进算法的有效性。     

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ECS+FIR的星载SAR快视成像算法

常用的快视成像算法(SPECAN算法、RD+FIR算法等)无法满足大距离徙动条件下星载SAR成像处理的精度要求.针对以上问题,本文提出了一种基于等效斜视模型的ECS+FIR滤波的快视成像算法.该算法的运算量不随距离徙动量的增大而增加,适合于大距离徙动量的星载SAR数据快视成像.该算法在距离向采用FIR滤波来降低信号采样率,在方位向利用SCANSAR原理采用部分孔径数据进行成像,从而有效地减小了成像处理的运算量.论文详细地给出了ECS+FIR快视算法的原理和流程,并将该算法同SPECAN算法、RD+FIR算法进行了比较.通过大量计算机仿真和对处理结果的对比分析,验证了算法的有效性.     

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。     

宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案研究

环视扫描合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）可以实现广域观测,但测绘带宽受到最小天线面积的限制,对此提出了一种宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案。该方案引入了ScanSAR的波束扫描思想,在雷达天线作圆锥扫描的同时,由近及远地对多个距离子带进行分时扫描。给出了天线在这种扫描方式下的驻留时间分配准则,分析了成像参数间的依赖关系。基于子孔径成像、几何失真校正和图像拼接的一系列成像算法对该宽测绘带方案进行了点目标和面目标仿真实验,结果表明在保证成像质量的前提下,测绘带宽能得到显著的增加。     

星载滑动聚束SAR成像模型误差校正方法研究

合成孔径雷达(SAR)滑动聚束模式是介于传统条带模式和聚束模式之间的成像模式。该文针对高分辨率宽覆盖星载滑动聚束SAR合成孔径时间和一次成像时间均较长的特点,分析了由此引发的传统等效距离模型精度不足以及模型参数沿方位向时变性显著的问题。借鉴机载SAR运动补偿理论,提出了利用星载滑动聚束SAR非匀速直线运动引起的到虚拟转动点距离误差来校正方位时变模型参数的方法,并相应给了判断是否需要校正的依据;针对校正后数据中孔径内残留的等效距离模型三次误差,提出了在多普勒域内的统一补偿的方法;结合上述模型误差校正方法,重新定义了滑动聚束DCS算法中的CS因子,给出了处理流程。最后,用计算机仿真实验验证了模型校正方法的有效性。     

改进的双站SAR线性调频尺度成像算法

双站合成孔径雷达（SAR）具有隐蔽性和反侦察等优点,但对于双站SAR方位向移变结构的成像研究较少。本文提出了一种基于双站平飞移变模式下改进的双站SAR线性调频尺度成像算法（CS）。该CS算法利用了一种将双站回波等效为单站回波处理的简化方法,引入了收发双站速度比因子,可在双站速度比值不超过1．5的情况下较好地成像,并通过仿真和对实际数据的处理验证了算法的有效性。