Suppressing the azimuth ambiguities in synthetic aperture radarimages

A method for removing the azimuth ambiguities from synthetic aperture radar (SAR) images is proposed. The basic idea is to generate a two-dimensional reference function for SAR processing which provides, in addition to the matched filtering for the unaliased part of the received signal, the deconvolution of the azimuth ambiguities. This approach corresponds to an ideal filter concept, where an ideal impulse response function is obtained even in the presence of several phase and amplitude errors. Modeling the sampled azimuth signal shows that the absolute phase value of the ambiguities cannot easily be determined due to their undersampling. The concept of the ideal filter is then extended to accommodate the undefined phase of the ambiguities and also the fading of the azimuth signal. Raw data from the E-SAR system have been used to verify the improvement in image quality obtained by the new method. It has a substantial advantage in enabling the pulse-repetition frequency (PRF) constraints in the SAR system design to be relaxed and also for improving SAR image quality and interpretation     

聚束式合成孔径雷达系统设计中PRF的优化选取

在聚束式合成孔径雷达系统设计中，脉冲重复频率PRF的选择至关重要。在论述SAR系统设计中PRF的限制条件的基础上进一步指出，由于聚束式SAR和条带式SAR在工作模式上存在着本质的区别，两者的方位模糊度的计算方法也有所不同。文中详细地介绍了聚束式SAR的方位模糊度计算函数，阐述了聚束式合成孔径雷达PRF的选取在满足基本限制条件的基础上，可以利用其方位模糊度计算曲线进行进一步的优化。仿真结果表明，这一优化在聚束式SAR系统设计中具有重要意义。     

PRF-ambiguity resolving by wavelength diversity

For high-precision synthetic aperture radar (SAR) processing, the determination of the Doppler centroid is indispensable. The Doppler frequency estimated from azimuth spectra, however, suffers from the fact that the data are sampled with the pulse repetition frequency (PRF) and an ambiguity about the correct PRF band remains. A novel algorithm to resolve this ambiguity is proposed. It uses the fact that the Doppler centroid depends linearly on the transmitted radar frequency for a given antenna squint angle. This dependence is not subject to PRF ambiguities. It can be measured by Fourier-transforming the SAR data in the range direction and estimating the Doppler centroid at each range frequency. The achievable accuracy is derived theoretically and verified with Seasat data of different scene content. The algorithm works best with low contrast scenes, where the conventional look correlation technique fails. It needs no iterative processing of the SAR data and causes only low computational load     

天线阵列编码合成孔径成像

合成孔径雷达(SAR)方位理论分辨率为天线长度的二分之一,使得SAR高分辨率、远距离成像对天线的要求相互矛盾。该文提出了对天线阵列编码的合成孔径成像方法,通过将长天线分解为子阵、发射不同的信号进行阵列编码、协同工作,提高空间能量利用率,实现子阵小天线的高分辨率以及全阵列长天线的高增益,从而解决了高分辨率与远距离成像难以同时兼顾的问题。在介绍阵列编码基本概念的基础上,给出了阵列编码雷达成像模型及处理流程,对系统的分辨率、信噪比、脉冲重复频率(PRF)及距离方位模糊等性能进行了理论分析与探讨。在飞行测试实验中,用4个子阵获取了方位分辨率优于0.1 m、幅宽超过8 km的连续条带图像,打破了传统SAR采用聚束模式实现高分辨率时只能小范围成像的制约,新方法为解决传统SAR的原理限制问题提供了有效的途径。同时,通过阵列编码扩展了信号维度,为雷达系统能力的增强提供了技术基础。理论分析及实验结果验证了该文天线阵列编码方法的显著优势及工程实现的可行性。     

基于自适应滤波的DPC-MAB SAR方位向信号重建

偏置相位中心方位多波束(DPC-MAB)SAR系统利用方位向多个子孔径同时接收回波,在PRF较低时根据多波束回波的相关性对其进行联合处理,实现方位向信号的重构,从而在保证高方位分辨率的同时增加测绘带宽。该文针对DPC-MAB SAR系统研究了基于波束形成理论的多普勒解模糊方法。传统非自适应的波束形成算法敏感于通道幅相误差以及各类噪声,而基于Capon算法的自适应最小方差无畸变(MVDR)最优波束形成器在多个模糊分量相关性较强时性能大大衰减,针对以往方法的局限性与不足之处,该文提出了一种改进的最小输出能量(MOE)波束形成算法,该算法首先利用多通道回波数据自适应的估计统计自相关矩阵,根据子空间投影理论对理想导向矢量进行修正,然后利用多重约束条件有效抑制相关模糊分量,解模糊性能明显提升。仿真实验和实测数据处理均验证了其有效性。     

舰载脉冲压缩体制雷达的抗同频干扰技术研究

研究了脉冲压缩雷达同频干扰的干扰功率、干扰形式,提出了改变雷达重复周期和方位相关反异步处理的综合抗同频干扰方法,实现了多部同型雷达近距离无干扰同时工作。     

双星同中心频率多发多收的方位解模糊

为了在星载合成孔径雷达中获得高横向分辨率和宽测绘带,卫星可以采用横向孔径小的天线和较低的重复频率,此时回波信号会产生方位多普勒模糊,可以通过发射多颗卫星获得的多个空间自由度来解模糊。该文提出了沿航向分布的两颗小卫星同时独立发射中心频率相同的正负调频率信号,利用形成的3个等效相位中心通过简化滤波权矢量计算的空域滤波法来解3个方位多普勒模糊。理论分析和仿真结果证实了该方法的有效性。     

多模式斜视多通道SAR成像方法

方位多通道技术是当前合成孔径雷达（SAR）系统主流的高分宽幅实现方式。而将方位多通道技术与斜视波束扫描（聚束、滑动聚束、TOPS）工作模式相结合可以实现灵活的更高分辨率或者更宽幅宽的遥感观测。然而由于斜视以及波束扫描会使得回波信号的多普勒带宽远大于通道数与脉冲重复频率（PRF）的乘积,使得传统的多通道成像方法失效。为了解决上述问题,本文提出一种基于方位去斜加方位重采样的多模式斜视多通道SAR成像方法,该方法通过对各个通道信号分别进行方位去斜以及对去斜、线性距离走动校正（LRWC）后的信号进行方位重采样来解决方位时变的问题,使得传统的多通道成像方法可以使用。理论分析与实验结果均验证了该方法可以处理多模式的斜视多通道SAR数据,并且得到聚焦良好的图像。     

Blind deconvolution for Doppler centroid estimation in highfrequency SAR

For high-quality SAR (synthetic aperture radar) processing, the Doppler centroid frequency is needed. However, SAR data are sampled along the azimuth direction at the pulse repetition frequency (PRF); the estimation of the Doppler centroid frequency by means of spectral analysis techniques may produce ambiguous results due to aliases. The mathematical expression of the residual error that occurs when SAR data are focused with an incorrect alias of the PRF is thus derived. Then, a blind deconvolution technique is used to estimate the actual PRF replica from the focused image. Squinted X-band data, corresponding to those that will be generated by the SIR-C mission, have been generated from the JPL-AirSAR L- and C-band data by means of an inversion of the focusing process. Even if the real data may show differences with respect to the simulated data, the blind deconvolution method appears to be more precise and robust than the other conventional techniques tested     

分布式GEO SAR模糊度分析

地球同步轨道合成孔径雷达（GEO SAR）具有短重访、广覆盖等优势。分布式GEO SAR由多个GEO SAR同时收发形成多个相位中心,具有可降低合成孔径时间、提高信噪比等优点。模糊度是雷达系统设计中的重要指标,传统SAR的模糊度计算通常在距离时域、方位频域进行。然而在分布式GEO SAR中,通常无需进行全孔径成像即可获得满足要求的分辨率,因而点目标的方位向信号带宽低于场景瞬时多普勒带宽,使得基于方位频域的模糊度计算方法失效。此外,双基地配置以及地球球形表面也给地面模糊区位置的计算带来困难。本文首先给出考虑地球球形表面的双基地GEO SAR模糊区位置的近似计算方法,然后给出分布式GEO SAR模糊度的计算步骤。仿真对比分析了传统频域方法与本文所提方法,并详细分析了单基地GEO SAR、双基地GEO SAR和多基地GEO SAR的模糊度特点。      

分布式小卫星SAR宽域和高方位分辨率处理方法

用多个分布式小卫星构成星座．可以完成多项雷达探测任务，如地面动目标检测(GMTI)、地面高程测量等。其探测性能可比单个卫星明显提高。分布式小卫星也可用来提高SAR的横向分辨率，主要是解决高横向分辨率与宽测绘带的矛盾。小卫星用横向孔径小的天线(为提高横向分辨率)和较低的重复频率(为加宽测绘带)，其回波信号会产生多普勒模糊，但多个小卫星的空间自由度可用来解模糊，从而可以实现宽域(宽观测条带)和高方位分辨率SAR成像。本文对分布式卫星解多普勒模糊的方法进行了讨论，并提出了对卫星星座构形的要求。如果星座构形已定，则应微调脉冲重复频率以满足解多普勒模糊的要求。     

基于DDS的SAR点目标回波模拟源的设计与实现

合成孔径雷达(SAR)模拟技术在SAR的研究和系统研制工作中具有十分重要的作用.设计并实现了基于直接数字合成技术(DDS)的SAR系统点目标回波模拟源,该模拟源主要包括ARM控制单元和DDS线性调频信号源两个部分.由ARM控制单元根据点目标回波信号模型计算得到多普勒相位值、方位幅度加权值等参数,控制线性调频信号的相位和幅度,直接产生模拟的回波信号.实验结果表明,该模拟信号源电路工作正确可靠,能满足SAR系统设计要求.     

单相位中心多波束合成孔径雷达的方位模糊分析

星载合成孔径雷达设计中的一个基本限制是测绘带宽和方位分辨率之间的矛盾,采用单相位中心多波束技术可在一定程度上缓解这一矛盾,从而成为实现高分辨率宽测绘带星载合成孔径雷达系统的一种技术途径。该文在简要介绍单相位中心多波束技术原理的基础上,分析了单相位中心多波束合成孔径雷达方位模糊的来源,提出了单相位中心多波束合成孔径雷达的方位模糊计算公式,并给出了单相位中心多波束合成孔径雷达方位模糊的仿真计算实例。该文分析结果对单相位中心多波束合成孔径雷达的系统设计具有一定的参考价值。     

SAR成像系统重频抖动的影响及补偿

合成孔径雷达(SAR)系统要求时间严格同步,从而可利用脉冲间的相干性进行方位处理。推导了重频抖动造成的时间同步误差对SAR成像方位聚焦的影响以及其极限值,并给出了补偿方法。采用实际系统参数进行了仿真验证,并分析了存在重频抖动误差的实际SAR成像雷达系统,实测数据处理和补偿结果验证了理论的有效性。所提方法对实际雷达系统的设计、问题分析和SAR成像处理误差补偿有指导意义,具有较高的实用价值。     

PRF可变的星载方位向多相位中心多波束SAR

方位向多相位中心多波束(DPCA)SAR可以解决测绘带宽和分辨率之间的矛盾,但严格限制了对脉冲重复频率(PRF)的选择。该文分析了方位向信号的频谱,给出了当PRF偏离理想值时均匀采样方位谱的重构方法,提出了PRF可变的DPCA模式。计算机仿真验证了新模式的正确性。     

基于子带信号处理的太赫兹SAR运动误差补偿方法

太赫兹合成孔径雷达（terahertz synthetic aperture radar,THz-SAR）波长短,可以工作在灰尘、雾霾等复杂战场环境。由于工作波长短,平台微小振动误差会使图像散焦严重。受高频振动误差的影响,目标除了自身响应外,沿方位向还会出现成对回波,给传统相位梯度自聚焦（phase gradient autofocus,PGA）算法强点提取和加窗操作增加了难度,影响运动误差提取精度。为了提高PGA算法精度,提出一种基于子带分解共轭消除相位误差的THz-SAR运动补偿方法,利用该概念可以重建出等效频率更低的SAR图像。由于相同运动误差对等效低频SAR图像影响大大降低,孤立强散射体散焦减弱,有利于强点提取和加窗。利用该图像结合PGA算法可实现运动误差信息的有效提取,并最终用于对原始THz-SAR图像的运动误差补偿。利用仿真数据和0.3 THz雷达实测数据进行了原理验证实验,结果验证了所提算法的有效性。     

星载合成孔径雷达不同工作模式下的PRF优化选取研究

星载合成孔径雷达中,脉冲重复频率（PRF）是非常重要的参数。它的选择受到很多因素的影响,尤其是受到发射干扰、星下点回波、距离模糊以及方位模糊的影响,也正是受到这些因素的影响,导致在不同的工作模式下,PRF的选取有很大的差异。这里在研究常用的条带工作模式下PRF选取的基础上,讨论了聚束和滑动聚束模式下PRF选取的特殊性,给出了这两种工作模式下PRF选取的方法,并进行了仿真验证其有效性。     

天基雷达的PRF设计

天基雷达可以在全球范围内探测和跟踪运动目标,目前在军用和民用方面受到了广泛的关注。天基雷达通常采用脉冲多普勒工作方式探测运动目标。脉冲多普勒雷达可分为高、中、低脉冲重复频率（PRF）3种类型。选取PRF是脉冲多普勒雷达设计的首要问题。分析了天基雷达检测运动目标的PRF设计相关问题,并对距离和速度模糊的解算方法进行了阐述。     

基于DSP和FPGA的多雷达脉冲信号模拟器设计

主要介绍了一种基于PC＋DSP＋FPGA体系结构的多雷达脉冲信号模拟器,能够模拟1—4部常规雷达、重频抖动雷达、重频参差雷达、重频参差抖动雷达、频率捷变雷达等多种体制雷达的混叠脉冲信号,并提供对应的载频编码输出,仿真度高。雷达的部数及每部雷达的参数可通过主控计算机中的主控软件进行设置,使用方便灵活,信号通用性强。该系统可在电子战设备前端微波分系统不参与的条件下,为后级数据处理分系统调试提供逼真的雷达测试信号。     

一种脉冲多普勒雷达解距离模糊的新算法

脉冲多普勒雷达在信号检测时存在距离模糊和速度模糊的问题，为了解决模糊问题，在体制上雷达一般采用多重脉冲重复频率（PRF）的工作方式。对于这种体制的雷达，人们已经给出了多种解模糊算法。本文主要阐述了一种解距离模糊的新方法及其实现步骤，并给出了利用该算法解距离模糊的仿真结果。