基于北斗导航卫星的多角度双基地SAR成像与融合

GNSS-BSAR 是一种利用导航卫星作为发射机的双基地SAR (BSAR)系统,具有系统代价低等特点,但是其图像分辨率差、信噪比低。结合我国现有的北斗导航卫星系统,该文提出了一种BSAR 多角度观测与数据处理方法,实现了对目标区域的多角度观测,共获取了26 种几何配置下的图像,并提出一种感兴趣区域融合方法生成了多融合图像。获得了较高质量的图像,证明了多角度融合是一种扩展GNSS-BSAR 遥感应用的有效途径。      

导航卫星双基地SAR几何优选及实测边坡成像

基于导航卫星的星-地双基地SAR（GNSS-BSAR）作为一种新型的地表观测手段,具有重访时间短、覆盖范围广、系统成本低等显著优势。当地面接收机与目标场景距离较近时,由于GNSS-BSAR的分辨率较低,导致目标场景的成像结果与其在同一等距离线上的镜像混叠在一起,无法进行图像解译和形变反演处理。针对以上问题,本文提出了一种基于分辨率设计和等距离多普勒特性分析的导航卫星双基地SAR几何优选方法。该方法在选定实验场景的基础上,进行GNSS-BSAR分辨性能与等距离-多普勒特性的多目标联合优化,选定能够避免镜像模糊现象的导航卫星辐射源,实现GNSS-BSAR几何构型优选。基于以上方法,在重庆边坡地区设计GNSS-BSAR实验,成功获取了无镜像模糊的实测边坡成像结果,验证了几何优选方法的有效性。      

机载双基地SAR成像算法比较

机载双基地SAR(synthetic aperture radar)的成像算法与单基地类似,需要做空间变化的二维相关处理.不同的双基地SAR成像算法对空间变化的二维相关处理采取了不同的近似方法.本文详细分析了忽略方位向和距离向耦合的算法,双基地距离-多普勒算法,直接应用相位驻定原理三种算法的近似程度和相互联系.并给出了这些算法对相位近似的解析分析.最后给出仿真结果以验证解析分析的正确性.     

星源照射双/多基地SAR成像

星源照射双/多基地合成孔径雷达(SAR),采用卫星发射,卫星、临近空间、飞机、地面等平台接收,实现对地海面场景和目标的高分辨成像。该技术具有可成像范围广、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点,且可以通过波束调控实现扫描、聚束、滑动聚束等多种组合成像模式,从而获取更加丰富的成像信息,具有十分广阔的民用和军事应用前景。目前,国内外针对星源照射双/多基地SAR成像技术开展了多年的研究,积累了诸多研究成果。该文分别从系统组成、构型方法、回波模型、成像方法、收发同步与试验验证等方面对该技术进行阐述与分析,同时对相关的研究工作进行较系统的回顾,并展望了星源照射双/多基地SAR成像技术未来的发展方向。     

采用WiMAX信号的无源SAR成像方法

无源雷达自身不发射信号,依靠外部照射源实现对目标的探测或成像。现代通信的发展为无源雷达提供了更多的可用外部照射源,如全球移动通信信号、卫星导航信号、无线网络信号(WiFi)等。WiMAX是一项新兴的基于IEEE 802.16标准的宽带无线城域网技术,其作为无源雷达照射源,相比已有照射源具有距离分辨率高和探测距离远的优点。文中给出了一种利用WiMAX信号进行无源SAR成像的方法,推导出获得一维距离像的匹配滤波器,并实现了二维WiMAX-SAR成像。仿真结果验证了采用WiMAX信号进行SAR成像的可行性。     

聚束模式双基地SAR极坐标格式成像算法研究

 对于任意几何配置下的聚束模式双基地合成孔径雷达,本文在信号模型分析的基础上提出了一种可实现有效聚焦的极坐标格式成像算法.根据对聚束模式双基地SAR原始数据域空间频率采样特点的分析,算法在实现由极坐标到直角坐标的插值转换时,采用非线性插值采样方法,保持了PFA算法中将二维插值分解为两个一维插值的特点,因此计算流程、效率及性能和常规单基地聚束SAR的PFA成像算法相同.最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

基于波束形成的分布式卫星SAR成像

针对分布式卫星SAR系统的正侧视工作模式，建立了雷达信号的回波模型，提出了利用修改的距离－多普勒（RD）算法进行单个星载SAR成像的算法及波束形成合成分布工卫星SAR图像的算法。理论分析和仿真结果表明：利用该算法能提高图像的信噪比，使图像质量得到提高。     

GEO-LEO双基地SAR成像算法研究

提出一种基于多普勒贡献比加权的GEO-LEO星载双基地SAR二维频谱求解方法,与现有的频谱求解方法不同,该方法根据加权因子的物理意义,并利用GEO-LEO的轨道参数推导其相应的解析表达式,在没有引入误差的情况下,解决了GEO-LEO双基地SAR的二维频谱表达式求解问题。并与二维尺度变换逆FFT成像算法结合,实现了GEO-LEO双基地SAR对地面目标的精确成像。仿真实验结果表明了算法的优越性。     

用于微型卫星的空间遥感全景成像系统

近些年来,许多微米（质量在10-100kg范围内）和纳米（质量在1－10kg范围内）发射卫星的成功开发、研制和发射都证实了微纳卫星技术的发展。近来,该技术相对于过去几十年有了很大进步,这些卫星也逐渐更多地应用到太空发射,例如空间科学、地球观测、飞行构造和空间监测等科学领域,这些领域的应用也对微／纳卫星的大小、质量、能耗量及生产成本提出了很高的要求。因此,目前的研究都致力于专用的集成硬件的发展。在空间卫星的硬件中,空间光学成像有效载荷和微型姿态传感器的发展在空间监测和空间科学应用中有着极为重要的作用。 本文给出了用于记录卫星周围宽广范围像的全景成像镜头模块的发展,光学模块的一个最关键的要求就是它能够覆盖宽视场,并能够分辨真伪,为星象跟踪仪、地平仪和相关追踪设施提供信息。光学模型必须能够为卫星提供一切有用的遥感信息。本文提出的模型的关键技术包括空间遥感成像系统,该空间遥感系统将与光学成像集成得到一个紧凑、低功耗的装置,一起用于微／纳卫星的卫星监测系统与姿态控制系统。     

极坐标格式算法及其在条带SAR成像中的应用

极坐标格式算法(PFA)是一种典型的聚束SAR成像算法。本文从信号相位历程的角度阐述了PFA成像的基本原理，并基于对条带SAR和聚束SAR两种模式的比较，利用二者之间的内在联系，将条带SAR的原始数据进行分块处理并将分块数据等效成为聚束模式数据，然后用PFA对等效数据进行聚束成像。对外场数据的处理证实了理论分析的正确性和本文所提出方法的可行性。     

基于器官跟踪的人脸实时跟踪方法

头肩序列图像的人脸跟踪有着广泛的应用,但目前的大多数跟踪算法难以同时满足精确与快速的要求.本文提出了一种基于器官跟踪的人脸实时跟踪算法,利用形态学运算对嘴进行跟踪,进而通过对人脸对称性的分析,实现了对头肩序列中人脸的跟踪.由于算法只涉及简单的形态学运算^[1]和局部的旋转运算,速度达到实时要求,同时人脸对称性的分析保证了跟踪结果的精确性.     

双基地ISAR成像分析

在建立远场条件下双基地ISAR转台模型的基础上,阐述了双基地ISAR的成像原理。针对双基地ISAR系统中相对转角计算复杂的问题,给出了一种利用合多普勒带宽计算双基地ISAR方位分辨率的方法。详细分析了双基地ISAR系统的收、发分置结构对目标成像的影响,针对双基地ISAR系统中机动目标多普勒频率信息的时变特性,将基于时频分析技术的距离-瞬时多普勒成像算法引入双基地ISAR目标像的重建过程中。最后,仿真实验验证了算法的有效性。     

基于二次距离压缩的双基地合成孔径雷达斜视成像算法

根据Tandem模式双基地SAR几何关系及其信号模型,该文给出了一种适用于该模式下的基于二次距离压缩的斜视成像算法,成功地解决了由于接收、发射平台分置而产生的不同于单基地SAR的二次距离压缩、距离徙动校正和方位聚焦问题。仿真表明在任意双基地角情况下,该算法均能得到很好的成像结果。     

基于频率步进信号的旋转式合成孔径雷达成像方法

针对频率步进信号实现旋转式合成孔径雷达成像的难题,该文提出了脉冲间距离走动校正的旋转式合成孔径雷达成像方法。首先,推导了频率步进雷达旋转SAR 几何模型,然后提出了频率步进雷达脉冲间距离走动及其频域校正方法,接着采用-k 算法实现了场景的高分辨成像,最后对方位分辨性能进行了详细分析。计算机仿真结果验证了该方法的有效性以及高分辨性能。      

Terahertz Bistatic Synthetic Aperture Radar for 1-D Near-Field High-Resolution Imaging

Considering the difficult transceiver-isolation problem of the monostatic synthetic aperture radar (SAR) in the terahertz (THz) band, this paper proposes a compact THz bistatic SAR (BiSAR) geometry. The system allows the separately distributed transmitter and receivers. At the receiving end, there are a direct-wave receiver and an echo receiver, both operating at the heterodyne and in-phase mode. The echo receiver runs along a linear rail to fulfill the scene scanning, while the direct-wave one is fixed as a reference. Furthermore, assuming that the receivers are synchronized, both the problem of synchronization between the separated transmitter and receivers and the problem of timing at the signal acquisition would be solved by utilizing the high coherence between the echo and the direct wave. Based on such a system, the application of THz BiSAR for one-dimensional imaging is taken into consideration. Then, a high-resolution imaging algorithm is proposed benefitting from the total least squares estimating signal parameters via rotational invariance techniques (TLS-ESPRIT) and the spatial smoothing process (SSP). The imaging performance is then demonstrated by both simulations and the experiments in the 0.183 THz.     

一种220GHz 波段太赫兹合成孔径成像雷达

微波频段的机载合成孔径成像雷达在对地观测方面具有广泛应用,但其合成孔径成像积累时间长,成像帧率低,提高雷达工作频率能够减小合成孔径所需转角,提高成像帧率。设计了一种工作在220GHz 波段的太赫兹合成孔径成像雷达系统,采用收发天线分置、发射宽带线性调频连续波的体制,最大信号带宽4. 8GHz,输出信号功率约20mW。宽带回波信号幅度相位经外标校补偿,通过成像试验,验证了太赫兹ISAR 与SAR 成像分辨率约3.2cm,可实现5Hz 的成像帧率,证明太赫兹波段能够大幅提升成像帧率,满足快速成像的要求。     

微波光子雷达逆合成孔径成像

微波光子逆合成孔径成像雷达,发挥光子大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等优势,可以提升成像分辨率,并有助于构建分布式阵列雷达,实现精确的三维成像。本文介绍了中国科学院空天信息创新研究院在微波光子雷达逆合成孔径成像方面的成果。首先,搭建了微波光子雷达,基于光子倍频技术产生宽带雷达信号,基于光子去斜处理进行回波信号接收,系统工作在Ku波段,带宽600MHz,实现了对暗室内合作目标和外场非合作目标的二维ISAR成像。在此基础上,结合光射频传输技术和波分复用技术,搭建一发多收的微波光子光纤分布式阵列雷达,在实验室内实现了对3个角反射器的精确三维成像。上述试验结果验证了微波光子技术应用于雷达成像领域的可行性和提升系统关键性能的潜力。     

圆周SAR子孔径频域成像处理方法研究

圆周合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,CSAR)因具有超高分辨率、三维成像能力、全方位信息获取等优势已经成为雷达领域的研究热点.在实际应用中,场景中目标通常仅在较小观测角度内具有近似恒定的散射特性.为此本文提出了一种基于子孔径划分的CSAR频域成像处理方法,该方法相比于时域成像处理具有更高的处理效率.文中给出了CSAR回波的频谱表达形式并深入分析了其特性;提出了CSAR子孔径频域成像处理的基本流程,理论上详细论证了文中所提算法的可行性.最后仿真试验证实了文中所提信号模型及成像处理流程的正确性.     

星载SAR目标回波信号模拟及成像显示

根据合成孔径雷达(SAR)的系统设计参数和星载雷达的运动特点,设计和实现了SAR回波信号模拟产生系统,实时地产生所需SAR回波数据。产生的回波数据考虑了载机扰动、速度变化、航迹变化等因素的影响,同时可以调节雷达系统参数。最后给出了点目标的成像示例。     

双站合成孔径雷达系统同步问题研究

讨论了双站合成孔径雷达 (双站SAR)收、发系统的同步问题 ,详细分析了频率源稳定性对收发系统间相位同步的影响 ,并给出了计算机仿真结果