弹载SAR下降段成像算法研究

弹载SAR下降段成像中,弹体较大的下降速度和加速度将导致SAR回波信号的多普勒调频率沿方位向变化,影响方位聚焦.针对该问题,提出了一种利用方位非线性变标(NLCS)的弹载SAR下降段成像算法.该算法在距离徙动校正和距离压缩处理之后,通过引入方位非线性变标操作,补偿变化的多普勒调频率,并校正图像方位畸变,从而改善了方位聚焦深度和聚焦质量.数据仿真结果验证了算法的有效性.     

调频连续波(FMCW)聚束式SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波表现形式,对基于调频连续波的聚束式SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而影响方位聚焦．对于方位频谱混叠的问题,采用方位预滤波处理,通过插值实现采样率的提高,由于预滤波可以实现方位的块压缩,实际中的方位向点数并没有明显增加,最后基于FS算法完成残余聚焦,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性．另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,分析了其对成像造成的影响,并给出了相应的补偿方法．     

基于GPS信号的双基地SAR成像方法研究

对基于导航信号的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）成像方法进行了研究,主要是在星载一机载双基地配置情况下,利用GPS（global positioning system）卫星信号作为照射源,机载接收机接收点目标回波,通过距离向和方位向的压缩处理进行点目标成像。不同于线性调频信号,导航信号是扩频信号。研究了该信号的距离压缩方法,并给出一种方位压缩的实用方法,较好地达到方位压缩效果：利用Matlab工具进行了多点目标回波和成像算法的仿真。仿真结果表明：利用导航信号可以构成双基地SAR成像系统。     

基于FMCW的弹载SAR俯冲成像方法研究

调频连续波合成孔径雷达具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在精确制导领域具有较大的应用潜力。针对俯冲运动状态下弹载FMCW SAR运动特点,提出了一种弹载FMCW SAR俯冲成像方法,在时域完成距离走动校正后,采用级数反演的方法推导了FMCW SAR回波信号精确方位多普勒频域表达式,通过对多普勒频域表达式的分析,构造相应的补偿函数完成目标的二维成像。最后点目标和场景目标仿真实验验证了理论分析与该成像方法的有效性。     

脉内聚束SAR方位高分辨率宽测绘带成像

针对星载合成孔径雷达(SAR)方位高分辨与宽测绘带之间的矛盾,提出脉内聚束SAR模式实现高分辨宽测绘带成像．建立了脉内聚束SAR模型,分析了脉内聚束SAR回波信号特性,得出脉内扫描技术会导致不同方位子场景上散射点相互叠加引起距离模糊的结论．针对该距离模糊,利用俯仰维多孔径进行空域滤波解模糊;并分析了地形起伏对成像结果的影响．脉内聚束SAR利用脉内扫描获得更长的合成孔径,以此实现高的方位分辨率; 同时在采用低脉冲重复频率的情况下,获得宽测绘带,从而实现了高分辨宽测绘带成像．仿真实验结果验证了该方法的有效性．     

条带式合成孔径雷达成像方法研究

提出准正侧视合成孔径雷达小斜视角度的校正方法和子孔径参考信号相位对齐算法．准正侧视合成孔径雷达(SAR)成像的校正方法采用正侧视的予孔径聚束算法对准正侧视SAR的实测数据进行成像，根据所成的像估计出小角度斜视角，采用校正的斜视子孔径聚束算法完成最后的成像．子孔径参考信号相位对齐算法本质是将各个子孔径参考信号的相位调整为同相，并构造新的聚束窗函数进行SAR成像．理论分析指出，在不增加采样数据的条件下，该方法能增大雷达方位向成像场景范围．计算机仿真结果证实了所提方法的正确性．     

机载SAR成像中数据压缩的硬件实现

根据机载合成孔径雷达(SAR)成像原理，在高速信号处理系统的基础上，提出了一种可行的硬件实现方法．采用国际上通用的距离多普勒(RD)算法，使用Altera公司的FPGA器件实现距离(方位)压缩，并分析了系统的主要性能指标，给出了该系统的测试结果．利用该方法实现SAR成像，运算速度可达200MHz，取得满意成果．     

弹载扫描SAR宽测绘带模式成像方法研究

针对弹载SAR景象匹配制导中匹配概率较低,需要大测绘带图像的问题,提出了通过天线距离向扫描扩大测绘带宽度的弹载扫描SAR宽测绘带成像模式.建立了弹体三维运动下的成像几何模型,给出了目标斜距表达式和回波信号表达式.通过分析扫描造成的线性距离走动空变性与多普勒中心空变性的问题,提出了改进的Range-Dopp ler成像算法,并分析了算法运算量.然后推导了弹体存在侧向移动时的几何校正公式.最后通过仿真验证了所提成像模式和算法的可行性.     

改进的大斜视角SAR阶梯变换算法

针对大斜视角下合成孔径雷达信号时域距离校正后的特点,提出了改进的阶梯变换算法,在各个子孔径分别采用不同调频斜率的参考信号进行去斜处理,解决了信号多普勒调频斜率随方位时间变化的问题;通过频域插值准确挑选粗分辨傅里叶输出数据,克服了原有阶梯变换算法对参数匹配的严格限制。实验结果表明:该算法在大斜视情况下是有效的。     

高分辨SAR成像线性调频信号脉冲压缩补偿方法

为解决工程上高分辨合成孔径雷达(SAR)成像存在强目标旁瓣较高、分辨率不够、信噪比较差等表观质量问题,分析了SAR信号处理中线性调频脉冲压缩的时频特性,指出了制约高分辨SAR成像性能的宽带调频信号脉冲压缩的因素;对照SAR系统工作流程,详细讨论了目前工程上解决方案存在的问题,提出了基于相位误差的多项式拟合补偿方法,并对脉冲压缩效果进行了定量分析;最后在SAR成像表观质量改善上进行了工程验证.     

条带式合成孔径声呐相位梯度自聚焦算法

相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种稳健的高分辨SAR相位校正方法,在SAR领域得到广泛应用;但PGA是针对聚束式合成孔径雷达提出的,不能直接用于条带式合成孔径声呐,为补偿小运动误差对合成孔径声纳图像造成的影响,文中考察了条带式合成孔径声呐运动误差模型和聚束合成孔径声呐运动误差模型之间的内在关系,推导了条带式合成孔径声呐的误差模型,提出了把相位梯度自聚焦应用到条带式合成孔径声呐的相应方式.首先,将条带式合成孔径声呐的成像沿方位向分割为有重叠的小的条带,然后,用聚束式PGA算法分别对各分块后的图像进行自聚焦处理,最后将各聚焦后的分块图像以适当的方式拼接在一起形成新的图像,从而实现条带模式合成孔径声呐的PGA处理.水池数据的处理证实了本文方法的可行性和有效性.     

Image Combination Analysis in SPECAN Algorithm of Spaceborne SAR

An analysis of image combination in SPECAN algorithm is delivered in time-frequency domain in de-tail and a new image combination method is proposed. For four multi-looks processing one sub-aperture data in every three sub-apertures is processed in this combination method. The continual sub-aperture processing in SPECAN algorithm is realized and the processing efficiency can be dramatically increased. A new parameter is also put forward to measure the processing efficient of SAR image processing. Finally, the raw data of RADARSAT are used to test the method and the result proves that this method is feasible to be used in SPECAN algorithm of spaceborne SAR and can improve processing efficiently. SPECAN algorithm with this method can be used in quick-look imaging.     

Deramp based frequency scaling algorithm suitable for tandem bistatic SAR in the spotlight mode

Using an analytical bistatic spectrum and the spectrum analysis (SPECAN) method, an algorithm that is suitable for constant-offset spotlight bistatic SAR is presented. Firstly, the deramp function for bistatic SAR is deduced by analog of the monostatic case, which accomplishes the coarse focusing in the azimuth direction and solves the azimuth spectral folding problem effectively. Then an analytical bistatic spectrum based frequency scaling algorithm is applied to achieve the range cell migration correction, which is implemented through phase multiplication instead of interpolation. Data obtained with the large baseline can be processed accurately. The effectiveness of the proposed algorithm is verified with simulation experiments.     

一种新的大斜视TOPS SAR全孔径成像方法

针对大斜视模式导致回波信号距离向和方位向耦合严重,循序扫描地形观测模式波束指向的变化导致全孔径回波信号的方位带宽大于系统脉冲重复频率,引起方位谱模糊的问题,提出了一种基于修正距离徙动算法和方位谱分析的全孔径成像算法.对于全孔径数据,首先通过方位预处理获取信号无模糊的二维频谱,然后采用修正距离徙动算法进行距离徙动校正,最后通过谱分析技术和方位去斜技术将信号聚焦在方位频域.仿真实验和实测数据结果验证了该算法的有效性.     

Application of Modified SPECAN Algorithm in Parasitical BiSAR

Global navigation satellite system (GNSS) can be employed as a transmitter to composite bistatic synthetic aperture radar (BiSAR). As GNSS signal is quite different from the traditional radar signal, modified spectral analysis (SPECAN) algorithm is proposed and applied in the BiSAR system. The modifications include Doppler centroid compensation, range curve correction and azimuth processing method. The modified SPECAN algorithm solves the imaging problem under the condition of huge range migration, long synthetic aperture time and phase-coded signal. The proposed algorithm is verified by experiment results.     

一种新的斜视波束指向SAR信号处理方法

针对斜视波束指向合成孔径雷达(BS-SAR)信号时,存在距离向与方位向的强耦合性及方位频谱的模糊问题,提出了一种基于方位重采样的信号频谱处理方法．线性距离走动校正后对信号频谱进行方位向重新采样,将其完全等效为正侧视合成孔径雷达信号的频谱．针对斜视BS-SAR,将方位重采样与谱分析技术相结合,得到无模糊及方位空变的二维频谱;再采用传统的正侧视BS-SAR算法,实现对场景的聚焦．仿真实验表明,文中方法可以有效应用于斜视BS-SAR的数据处理中．     

Imaging method for highly squinted SAR with spatially-variant doppler centroid correction

In the high squint SAR imaging, the linear range walk correction (LRWC) is usually adopted to mitigate the coupling between range and azimuth. The conventional algorithms only consider the effects of Doppler frequency modulation rate dependence but ignore the spatially-variant Doppler centroid; this will affect the final focusing. In this paper, the effects of spatially-variant Doppler centroid in high-squint synthetic aperture radar (SAR) are analyzed and discussed, and a modified nonlinear chirp scaling algorithm with spatially-variant Doppler centroid correction in high squint SAR azimuth processing is proposed in order to improve the quality of the final focusing. Both simulation and real data processing validate the effectiveness of the proposed method.     

虚假场景SAR欺骗式干扰技术及实时性分析

考虑到敌方合成孔径雷达平台存在运动误差的情况,提出了一种虚假场景合成孔径雷达欺骗式干扰新的实时性方法．该方法通过快速算法首先对虚假场景图像进行图像预生成处理,然后把预生成的虚假图像和干扰机所接收到的合成孔径雷达信号进行卷积,并进行实时信号转发,这样可以有效地模拟合成孔径雷达平台与干扰机之间的瞬时斜距变化,使得虚假场景回波信号包含了合成孔径雷达平台的运动误差,进而使敌方雷达在通过运动补偿和合成孔径雷达成像处理后得到更为逼真的欺骗式虚假场景．在合成孔径雷达成像分析的基础上,提出一种分步处理的虚假场景信号的快速生成方法,保证了虚假场景生成的实时性．仿真和实测数据的处理结果证实了该欺骗式SAR干扰的有效性．     

斜视圆迹环扫SAR模式特性分析及成像方法简

Circular scanning SAR(CSSAR) is a new mode for fast large area SAR imaging by increasing the azimuth scanning speed. The squint CSSAR possesses the advantages that the side-looking CSSAR does not have due to its unique observing direction. However, the available signal characteristic analysis and imaging method for side-looking CSSAR become questionable when applied to the squint CSSAR. This paper establishes the echo range model and analyzes several parameters such as azimuth scanning speed, Doppler characteristics and azimuth resolution according to the moving feature of squint CSSAR. Furthermore, the internal relationship between the squint CSSAR and the classical stripmap mode is revealed. The range approximation model as well as the corresponding imaging method is analyzed. Computer simulation results validate the conclusions and the imaging method.