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.     

ISAR运动参数估计和补偿改进方法

在使用FFT距离多普勒算法进行ISAR成像处理时,回波相关性的减弱将加大运动补偿难度,带来较大的误差。该文在常规相邻相关法基础上,提出了一种改进的运动补偿方法。在距离向上,利用基准回波相关法与曲线拟合,克服了低回波相关性下包络对齐时出现的包络漂移、包络跳变等缺陷;在方位向上,利用DCFT变换,对目标的运动参数进行精确估计并加以补偿,减小了回波相关性降低对相位补偿的影响。仿真验证了该方法的有效性。     

解线频调步进频率ISAR成像研究

提出一种采用两次相干化处理实现对解线频调步进频率的逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法．首先对回波进行相干化预处理,以估计运动目标的参数,并对相干化后的回波进行补偿;之后,采用相位相干化技术对残留相位误差进行校正,并利用时域带宽拼接技术获得目标的高分辨一维距离像．最后利用传统方位成像算法获得目标的高分辨ISAR图像．仿真数据验证了该方法的有效性．     

宽带直接采样接收机的高速运动补偿方法

针对宽带直接采样数字接收机,建立高速运动目标回波的解释表达方法,分析目标高速运动对一维距离像和逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像的影响.提出一种自适应匹配滤波的高速运动补偿方法,该方法利用雷达测距、测速系统得到的目标速度估计值构造新的匹配滤波器,补偿目标高速运动对回波信号幅度和相位的影响,从而消除一维距离像的畸变,提高ISAR成像的质量.仿真试验和实测数据处理结果验证了该方法的有效性.     

采用窄Stretch信号的ISAR成象与运动补偿

论文讨论了窄Stretch信号用于ISAR成象的可行性。详细地分析了窄Stretch信号所特有的平方相位项对成象及散射重心运动补偿法的影响,并提出了一种消除平方相位项影响的运动补偿方法。理论分析与计算机模拟都表明了这种方法是有效的。     

基于最大锐度半正定规划的线阵SAR自聚焦三维成像

线阵合成孔径雷达（LASAR）三维成像技术是一种具有重要潜在应用价值的新型雷达成像技术。但在一个脉冲重复时间中,LASAR系统中需采用阵列天线多个天线相位中心同时接收回波,仅利用载荷单个测量位置的导航测量系统（如惯性测量系统或全球定位系统）数据难以精确补偿LASAR阵列天线多个相位中心的运动误差。为了克服运动误差对阵列多天线相位中心影响,该文提出了一种基于最大锐度半正定规划的LASAR后向投影自聚焦成像算法。该算法建立了后向投影成像算法处理的线性数学模型,结合LASAR三维图像锐度最大化原则,利用迭代逼近最优方法对阵列多天线相位中心运动误差引入的相位误差进行估计。另外,为了提高自聚焦算法运算效率,仅采用主散射目标区域进行相位误差估计。仿真数据和实测数据验证了该算法的有效性。     

逆合成孔径雷达的干扰仿真

从逆合成孔径雷达运动补偿的角度对ISAR成像的干扰机理进行了理论分析,并进行了基于ISAR回波真实数据的仿真实验。理论分析和仿真结果表明,只要施加的干扰信号使得运动补偿过程中相邻距离像复包络的相关函数最大值出现误判,就会有效地使ISAR成像失真。然后,将ISAR与普通脉压雷达、SAR的抗压制干扰能力进行了对比,结果表明由于ISAR成像必须经过运动补偿处理,其抗压制干扰能力相对较差。     

基于位移相位中心算法的合成孔径声纳运动补偿研究

运动补偿是合成孔径声纳（SAS）成像的关键问题，SAS系统一般利用多接收元回波信号的互相关特性进行运动补偿。在深入分析位移相位中心算法的基础上，给出了一种改进的SAS运动补偿算法。该算法首先修正声信号的实际传播距离与采用等效相位中心近似的传播距离之间的偏差，然后基于时延和相位误差估计运动误差，从而在扩大了算法适用的运动误差范围的同时，提高了运动误差估计的精度。文中给出了计算机仿真结果，从结果可以看出改进算法有效地补偿了运动误差，改善了成像质量。     

一种基于时频分析的自适应积累成像算法

为改善基于时频分析的逆合成孔径雷达（ISAR）瞬时成像算法的性能，提出了一种基于时频分析的ISAR积累成像算法．该算法利用回波相关系数门限自适应调整积累范围，并结合图像熵法对积累范围内由时频分析得到的距离-瞬时多普勒像进行叠加成像．该算法可适用于机动目标和平稳目标的ISAR成像，其成像清晰度优于传统距离-多普勒算法．     

弹头目标的ISAR回波特性分析

针对弹道导弹目标进行逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题,对沿轨道高速运动并同时伴有自旋的弹头ISAR回波特性进行了分析.首先建立了弹头目标的运动模型和ISAR回波模型,将弹头的自旋矢量沿雷达视线方向和垂直于雷达视线方向进行分解,然后分别分析了弹头目标的轨道运动和自旋对回波信号的影响,最后进行了仿真分析.理论分析和仿真结果表明:弹头目标沿轨道的高速运动会使目标散射点产生严重的越距离单元徙动,而弹头的自旋会使目标散射点产生严重的越多普勒单元徙动,并使回波多普勒谱展宽,因而这两者都必须进行补偿.     

一种匀加速空间目标高分辨距离像补偿算法

提出了基于立方相位函数参数估计的空间目标运动补偿方法,并推导得到了速度和加速度估计的克拉美-罗界,对该算法的估计性能进行了对比和分析．仿真表明,该方法可以在较低信噪比下实现速度和加速度的估计以及高分辨一维距离像的运动补偿,更有利于后续的ISAR成像和目标识别．     

宽带跟踪雷达解线频调接收的回波相干化方法

为了降低采样带宽,提出了一种通过硬件粗控解线频调参考信号的延时,根据参考信号与基准信号的关系对参考信号延时误差所引入的多普勒相位误差进行精确补偿,从而可将逆合成孔径雷达中的解线频调回波相干化的新方法．此方法可以加快成像速度,并且对低信噪比条件下的逆合成孔径雷达成像非常有益．     

基于光流法的目标三维散射中心重构

研究了基于逆合成孔径雷达(ISAR)图像序列的三维散射中心重构,针对干涉逆合成孔径雷达(InISAR)不能分辨同一距离和方位单元中多个散射点的问题,提出了一种基于光流分析的目标三维散射中心重构方法。通过对不同姿态下的同一运动目标进行距离-多普勒(R-D)成像,得到二维ISAR图像序列,然后对ISAR图像分别进行距离-方位向定标,通过引入计算机视觉理论中正投影的概念,并利用光流分析得到目标三维散射中心。仿真结果表明,该方法具有目标三维散射中心重构的能力,且能够得到较高质量的目标像。     

一种新的ISARFS成像运动补偿方法

提出了一种新的用于步进频率ISAR成像运动补偿的方法.它利用常载频低分辨信号对运动目标进行跟踪,并利用回波解卷绕的相位获取目标较为精确的运动参数,利用高分辨步进频率回波信号精确地估计了目标运动参数,理论分析和仿真结果证明了所提出方法的有效性.     

联合误差估计的机载超高分辨率SAR成像

针对机载超高分辨率合成孔径雷达存在运动误差严重影响成像质量的问题,提出一种联合误差估计的超高分辨率成像方法。首先,依据合成孔径雷达成像几何,将惯导投影到斜距平面坐标系,反演出运动误差,通过插值运算完成距离空变粗补偿;接着,为了有效结合运动补偿,采用改进施托克插值的距离徙动算法完成徙动校正;利用子孔径误差相位提取和全孔径拼接的方法,完成运动误差的精估计和补偿;采用图像偏移算法实现残余方位空变误差相位估计和补偿。完成以上徙动校正和运动补偿后,对方位全孔径数据进行匹配滤波,得到超高分辨率合成孔径雷达成像结果。采用所提算法对机载X波段和Ku波段实测数据进行成像,得到二维0.05m超高分辨率成像结果,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于匹配傅里叶变换舰船回波参数估计方法研究

针对ISAR对非合作机动舰船目标的成像问题,将回波作多分量线性调频信号近似.依据匹配傅里叶变换理论,分析基于匹配傅里叶变换的多分量线性调频信号参数估计的统计特性.研究表明幅值、初始频率和调频率3个参量估计的均方误差均接近Cramer-Rao下界,通过蒙特卡罗仿真实验验证了理论推导的正确性.采用匹配傅里叶变换进行舰船目标回波多普勒参数估计,利用运动补偿完成瞬时成像,获得不同时刻的目标像及目标的运动姿态,实测数据验证方法的有效性.     

椭圆轨道GEOSAR特性分析及成像方法研究

建立了同步轨道合成孔径雷达(GEOSAR)的椭圆轨道模型,对其特殊的运动特性进行了分析,重点研究了椭圆轨道条件下目标的多普勒特性．针对卫星姿态误差对多普勒参数的影响从而导致成像质量下降的问题,通过推导存在姿态误差情况下的多普勒参数表达式,发现在GEOSAR中俯仰角和横滚角对多普勒参数的影响比较大,为了保证成像质量,应尽量提高俯仰角和横滚角的测量精度,并控制它们的扰动．最后针对GEOSAR非线性运动给成像带来的困难,对SPECAN算法、结合运动补偿的RD算法和后向投影算法进行了比较和分析,证明了这3种成像方法在GEOSAR中的可行性．计算机仿真结果验证了分析结论的正确性和成像算法的有效性．     

基于InISAR技术的三维成像

建立了在目标与天线电轴间存在较大斜角情况下的干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)三维成像模型．研究了目标运动补偿误差对干涉测量的影响,并给出运动补偿的详细步骤．由于相位差以2π为周期,所以运动补偿误差对测量结果的影响也是周期性的,这可能造成目标像的横向折叠,本方法首先估计出目标像重心相位,然后将目标像重心作为目标的基准点对相位差进行补偿以校正目标的偏移．测量得到的目标三维坐标并不是在直角坐标系下得到的,给出了坐标转换的公式．最后用仿真结果验证了此方法的有效性．     

基于LWVD的机动目标ISAR成像新方法

为了提高机动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)成像质量,提出了基于LWVD(L-Wigner-Ville分布)的机动目标ISAR成像新方法,通过计算回波数据不同距离单元的LWVD,得到不同时刻目标的瞬态ISAR像.与已有的时频分布相比,LWVD的时频聚集性进一步提高,而且对于多分量信号不存在交叉项干扰,计算简单,仿真数据结果验证了本文方法的有效性.     

水声通信变步长自适应多普勒补偿

针对水声通信中信号收发双方相对运动引起的多普勒效应,对于QPSK调制信号在自适应多普勒补偿的基础上提出一种变步长自适应多普勒补偿算法。该算法根据接收信号的均衡误差和相位估计,调节多普勒跟踪步长,估计出多普勒效应,通过线性插值法对接收信号进行多普勒补偿。通过计算机仿真,将其与恒定多普勒跟踪步长的自适应多普勒补偿方法进行了性能对比,结果显示该方法能够较好估计出多普勒效应,提高了接收性能。