New method for azimuth-dependent correction of highly squint missile-borne SAR subaperture imaging

Squinted imaging is one of the most important modes in the missile-borne synthetic aperture radar (SAR). Usually, from the view of practical applications, the missile-borne SAR adopts subaperture processing in order to implement quick look imaging. In the highly squint mode, the echo signal couples greatly between range and azimuth, so traditional algorithms perform the linear range walk correction in the azimuth time domain firstly to mitigate greatly the range-azimuth coupling, which causes the problem of position dependent azimuth phase, resulting in the azimuth uniform processing disabled and impacting the azimuth depth of focus (DOF). Based on the deep analysis of the instantaneous slant range model in the highly squint missile-borne SAR, this paper proposes high-order phase filtering to correct azimuth-dependence for implementing the identical azimuth-focusing processing. Simulation results validate the effectiveness of the proposed algorithm.     

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.     

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.     

一种局部频率估计的区域生长相位展开方法

提出了一种干涉SAR相位展开算法,该方法假设局部展开相位为理想平面,利用最大似然频率估计器估计出局部频率,并结合已展开的相位,共同推测出局部区域中心像素的展开相位;该方法整体上采用区域生长策略,由高质量的区域逐步向低质量的区域进行相位展开,最大限度地减少了误差传递.     

干涉SAR相位解卷绕中斜坡畸变校正的迭代算法

在干涉SAR中 ,对于一个卷绕的斜坡相位函数 ,基于最小二乘的方法由于不相干噪声的存在使得斜坡相位的恢复发生畸变 .利用迭代加光滑的方法使得每次对一个斜坡度较小的相位斜坡进行解卷绕 ,进而对畸变进行校正 ,仿真结果表明该方法能较好地校正斜坡畸变     

一种新的频域带宽合成的斜视高分辨SAR成像方法

针对步进频信号带宽合成存在相位跃变的问题,提出一种新的频域带宽合成方法.由于雷达与目标相对运动是导致合成频谱相位跃变的主要原因,因此,该方法根据雷达与目标相对运动的斜距形式对各个子脉冲引入的相位误差进行补偿.文中采用了改进的步进频数据处理方法,首先对子频带进行脉冲压缩,然后进行带宽合成、二次距离压缩及徙动校正,从而避免了子频带进行徙动校正后对带宽合成的影响.在完成带宽合成后,采用调频变标(Chirp Scaling,CS)算法得到了斜视二维高分辨合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像.为了证明该方法的有效性,给出了仿真及实测数据的处理结果.由理论仿真与实测数据的对比分析可知,该方法有效地实现了窄带步进频信号合成宽带信号.     

星载SAR LFM信号在轨相位预失真补偿方法

由于空间环境下星载合成孔径雷达(SAR)系统相位误差会发生漂移,影响线性调频(LFM)信号的脉冲压缩性能,因此本文提出一种基于多项式拟合的在轨相位预失真补偿方法.通过在轨定标可获得系统相位误差,在地面对其进行多项式拟合得到相位补偿参数,上注相位补偿参数,在轨运算生成具有补偿相位的线性调频信号.给出了该方法的理论依据和实现流程,分析了星上硬件资源需求和优缺点.通过相位预失真补偿仿真和真实系统试验,并与其它方法结果进行比较,证明该方法可以有效地改善线性调频信号的脉冲压缩性能.     

一种复合的SAR图像去噪算法

针对SAR图像噪声影响分辨率的问题,提出一种新的复合SAR图像增强和去噪方法．该方法首先利用信号的小波相邻尺度相关性将信号和噪声分离,然后根据SAR图像近似瑞利分布的特点把SAR图像转换为近高斯分布,再分别利用复数扩散震动滤波器对SAR图像信号部分进行增强,用各项异性扩散方程对含噪部分进行去噪,最后用小波平稳变换对图像进行重构．实验结果表明,与传统的SAR图像去噪算法相比,新算法在边缘增强和噪声去除能力方面均有显著提高．     

基于局部纹理特征的合成孔径雷达变体目标自动识别算法

提出了一种针对变体的识别算法,利用变体与原目标局部纹理之间的相似性进行识别。首先,提出了一种基于清晰边缘的合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)图像配准算法;然后使用结合伽柏(Gabor)变换,局部二值模式(Local binary pattern,LBP)和空间区域直方图的纹理特征来描述SAR图像;最后用基于大特征的直方图序列的匹配做识别。基于MSTAR S2的试验结果证明了本算法的有效性。     

机载SAR相位误差补偿算法及实现

结合多普勒参数和PGA自聚焦算法,提出了逐步补偿相位误差的方法.多普勒参数估计能够有效去除载机运动不理想所引入的相位误差,主要包括线性相位误差和二次相位误差.PGA算法能够很好地补偿电磁波传输过程中媒质不均匀等原因造成的相位三次及以上误差,两者相结合可以有效地补偿SAR成像中所存在的相位误差,从而实现高精度成像.实测数据分析验证了该方法的有效性,完成宽幅实测数据成像,并对成像结果进行理论分析,得出成像的实际物理过程及刻画成像区域范围的影响因素.     

BP算法应用于标定相移器时的数据处理

提出在相移干涉测量中用神经网络BP算法拟合相移器电压-位移曲线的方法．拟合数据通过相移剪切干涉仪和傅立叶变换得到，对实验数据进行网络训练以后，可以获得很好的输入-输出特性，平均相对误差由最小二乘法拟合的2．16％下降到现在的0．37％．     

SAR成像中加权处理的改进研究

点目标回波信号经过匹配滤波后，输出压缩脉冲包络近似为辛格函数的形状，在主瓣两侧存在逐渐递减的旁瓣，抑制旁瓣是合成孔径雷达成像研究的重要内容，而加权技术是实现抑制旁瓣的重要途径。在分析传统加权技术的基础上，对其进行了改进，并用改进的加权方法对点目标回波信号及成像过程进行了计算机仿真；结果表明，该方法与传统加权技术相比，没有展宽主瓣宽度，且具有较好的旁瓣抑制能力。     

非匀速平台SAR成像算法研究

提出一种波数域非匀速平台SAR成像方法．从波数和瞬时斜距的概念出发,通过对回波信号沿非匀速平台方位采样位置进行曲线积分得到理想的回波波数域表达式,再利用常规成像算法进行聚焦成像．该算法适用于任何已知平台方位采样位置的情况,不用进行插值操作,成像精度高．易于和已有成像算法结合．仿真结果验证了算法的有效性．     

一种求解任意构型双基SAR频谱的新方法

为了提高点目标参考频谱精度,提出一种求解任意构型双基SAR点目标参考频谱的新方法．该方法使用最佳平方逼近来展开收发斜距历程,通过直接求解代数方程得到驻相点,进而得到双基SAR点目标参考频谱．通过这两步处理,提高了二维频谱精度．仿真实验表明,该方法所得点目标参考频谱具有良好的聚焦性能．     

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。     

基于细菌觅食算法的SAR图像阈值分割

提出了一种SAR图像阈值分割新方法.该方法在深入分析基本细菌觅食算法的基础上,缩小菌群的觅食空间以进一步提高分割阈值的搜索速度,然后采用改进的二维灰熵模型作为细菌觅食算法的适应度函数,通过菌群的趋化、复制和驱散3种行为模式并行搜索最佳阈值.实验结果初步显示,该方法在收敛速度、稳定性和分割效果3个方面,均优于基于遗传算法、人工鱼群算法等群体智能优化算法的分割方法.     

一种曲线轨迹下的弹载前斜视成像算法

针对弹载SAR存在前视盲区的问题,提出了一种导弹运动轨迹配合的前斜视距离多普勒成像算法.该算法要求导弹沿曲线轨迹飞行,这样雷达天线以一定的斜视角指向目标,前视转换为前斜视模式就能够对目标成像.考虑到曲线轨迹下距离方程复杂、成像难度较大,首先获得距离方程的高阶近似表达式,并在时域作距离徙动校正;再利用级数反演法获得二维频率域表达式;最后通过二维匹配滤波获得成像结果.仿真实验验证了该算法的有效性.     

基于ROC融合准则的SAR边缘检测算法

根据ROC(receiver operating characteristics)技术能评估分类器在所有可能工作阈值下总体性能的特点,建立包含边缘像素点相关分析与ROC分类决策的ROC融合准则。依据该准则组合多种SAR边缘检测算子,并得到合成孔径雷达(SAR)影像的理想边缘检测结果。实验结果表明,本文方法能融合多种边缘检测算子的优点,有较强的开放性与目标适应性,并且不需要手工设置阈值,自动化程度高,有很强的工程实用性。     

结合邻域信息粒子群聚类用于SAR图像变化检测

SAR图像变化检测可以转化为对差异图的聚类问题。由于 SAR 图像本身容易受到斑点噪声干扰,为提高聚类效果提出了一种结合邻域信息的自适应粒子群聚类算法。该方法在模糊 C 均值原目标函数基础上,引入中心像素的邻域信息,并通过自适应粒子群的全局搜索来优化聚类中心。该方法还引入了自学习算子即粒子编码中的中心像素的隶属度,能够向其相邻像素的隶属度学习,并据此修正自身的隶属度值相关。实验结果表明,与模糊C均值和量子免疫克隆聚类算法相比,该方法利用了像素的邻域信息,从而增强了抗噪性能。与模糊局部信息C均值算法相比,该方法对图像细节保持能力较强,运行时间也较少。     

基于DPCA-FrFT算法的SAR运动目标参数估计

在双通道的工作模式下,结合DPCA技术和分数阶傅立叶变换实现了对SAR运动目标的定位和两个方向(方位向和地面距离向)上速度的估计。首先建立了双通道SAR系统对运动目标的回波信号模型,阐述了动目标DPCA信号为线性调频信号这个特点,并且根据这个特点采用了分数阶傅立叶变换对其进行检测和参数估计。由于DPCA技术具有良好的杂波对消功能以及FrFT对chirp信号的良好检测效果,在不同信噪比情况下,DPCA-FrFT算法都能有效地抑制静止背景、获得良好的测速和定位效果。仿真结果证明了该算法的正确性和有效性。