基于小波稀疏表示的压缩感知SAR成像算法研究

高分辨大场景合成孔径雷达(SAR)成像给数据存储和传输系统带来沉重负担。该文对条带式体制下的SAR成像,提出基于场景方位向小波稀疏表示的压缩感知成像方法。该方法首先沿方位向进行随机稀疏采样得到降采样的原始数据,然后在距离向采用传统匹配滤波方法实现脉冲压缩处理,方位向则利用小波基作为场景散射系数的稀疏基,并通过求解最小l1范数优化问题重构方位向散射系数。所提算法在方位向严重降采样下仍能够实现无模糊的SAR成像,实测数据成像结果表明所提算法具有较好的有效性和一定的实用性。     

基于分布式压缩感知的高分宽幅SAR动目标成像技术

高分宽幅SAR动目标成像对目标跟踪具有重要的意义,常规天基多通道SAR技术要实现高分宽幅动目标成像需要通道数量巨大,系统复杂度过高,而且图像在方位向存在成对回波,形成虚警。针对上述问题,该文提出了一种基于分布式压缩感知的高分宽幅SAR动目标成像技术,在通道数量较大时,通道数量相比常规高分宽幅动目标成像构型通道数量约降低1倍,利用动目标稀疏特性和杂波背景非稀疏特性构建分布式压缩感知观测模型,采用先方位1维分布式压缩感知重建再距离方位2维分布式压缩感知重建,实现杂波背景和稀疏动目标的重建,并抑制多通道SAR动目标成像中的成对回波。结合RADAR-SAT数据的仿真试验结果验证了该技术的有效性。      

基于CSI-MD的地面动目标聚焦成像技术

对于合成孔径雷达(SAR)图像,地面静止场景中同时存在运动目标;由于其运动参数未知,动目标在SAR图像上呈现方位向偏移和散焦;而在高分辨条件下,运动目标更可能会存在跨距离单元徙动现象,从而影响运动目标的聚焦成像。文中结合多通道合成孔径雷达-地面动目标显示技术,提出了基于杂波抑制干涉(CSI)和子视图相关法(MD)的动目标聚焦成像技术。该方法结合多通道SAR图像信息,在CSI抑制杂波后进行动目标检测,根据动目标散焦范围挑出包含动目标的区域;然后,用MD算法估计动目标所在距离单元的方位调频率,重新设计方位匹配滤波函数,对该区域内散焦的运动目标聚焦成像。仿真数据和实测数据的处理结果均证明了该方法能较好地实现动目标的聚焦成像。     

一种基于压缩感知的稀疏孔径SAR成像方法

 高分辨大场景合成孔径雷达(SAR)成像给数据存储和传输系统带来沉重负担.本文针对条带式SAR成像,提出一种基于压缩感知技术的稀疏孔径SAR成像方法.该方法沿方位向以部分子孔径采样的方式获取降采样的原始数据,然后在距离向采用传统匹配滤波方法实现脉冲压缩处理,在方位向则利用小波基作为场景散射系数的稀疏基,并通过求解最小l₁范数优化问题重构方位向散射系数.该方法在存在多普勒参数误差情况下,能够有效实现多普勒参数估计,具有良好稳健性.仿真和实测数据成像结果表明所提算法在方位向严重降采样条件下仍能够实现无模糊的SAR成像,具有较强的有效性与实用性.     

车载毫米波FMCW SAR扩展目标聚焦成像方法

FMCW SAR是一种常见的雷达成像体制，其体积小、分辨率高等一系列特点使其非常适合作为自动驾驶系统中的传感器。针对传统成像方法存在方位分辨率不足问题和点稀疏模式下的成像不能有效利用扩展目标方位向结构特性问题，提出了一种基于块稀疏的扩展目标聚焦成像方法。该方法首先对运动补偿后的FMCW SAR回波数据进行距离压缩，通过一维恒虚警检测检测出有目标的距离单元，然后对有目标距离单元使用提出的块快速软阈值迭代算法（BFISTA）求解块稀疏问题进行方位向成像，最后通过近邻帧图像叠加实现对镜面反射的抑制与弱散射目标的聚焦成像。仿真与实验验证了该算法的有效性。     

一种基于二维信号稀疏重构的互质采样星载SAR成像处理方法

互质采样星载SAR通过方位互质采样代替传统方位均匀采样,可有效缓解空间分辨率与有效成像宽度之间的相互制约,提升SAR系统的对地探测性能。然而,方位向互质采样使得回波信号呈现方位欠采样及非均匀采样特性,导致传统SAR成像处理方法无法实现互质采样星载SAR的有效成像处理。该文提出一种基于2维信号稀疏重构的互质采样星载SAR成像处理方法。该方法在距离向脉冲压缩后,根据各距离门的多普勒参数截取2维观测信号并构造相应的稀疏字典,然后通过改进的2维信号稀疏度自适应匹配追踪算法完成方位聚焦处理。该方法不仅可以补偿SAR回波信号的距离方位2维耦合,还可以消除成像参数随距离空变对稀疏重构造成的影响,从而实现全场景的精确重构。点目标及分布目标仿真实验结果验证了所提算法可在远低于奈奎斯特采样率的情况下实现稀疏场景的有效重构。      

基于压缩感知的稀疏采样数据大转角ISAR 成像研究

针对方位向稀疏采样条件下,大带宽大转角逆合成孔径雷达(ISAR)高分辨成像时,一维距离像中目标散射点的距离徙动问题,提出了基于贝叶斯压缩感知的稀疏ISAR 成像方法。对于方位向稀疏采样数据,该方法在包络对齐和相位补偿后,通过傅里叶变换将数据变换到距离频率域,对每一距离单元数据,根据方位向稀疏采样的位置构造相应的Keystone基矩阵,利用贝叶斯压缩感知算法重建目标在各距离频域单元的多普勒域系数,最后,通过距离向逆傅里叶变换和方位向自聚焦完成ISAR 成像。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

多普勒频谱模糊情况下的星载方位向多通道高分宽幅SAR-GMTI杂波抑制方法

该文提出了一种在多普勒频谱模糊情况下的星载方位向多通道高分宽幅合成孔径雷达地面运动目标检测(SAR-GMTI)系统的杂波抑制方法。首先,利用方位解线性调频对方位向多通道(HRWS) SAR-GMTI系统中的回波进行处理,得到杂波和动目标的粗聚焦图像。然后,将多通道SAR系统的粗聚焦图像表示为矩阵形式,并估计出相应的协方差矩阵。之后,用杂波协方差矩阵构造杂波空间的正交矢量,即最小特征值对应的特征向量。该方法需要一个冗余的通道自由度。由于杂波空间的正交矢量与杂波空间向量是正交的,因此可以用来抑制杂波。最后,通过仿真和实测数据实验结果验证该文所提杂波抑制方法的有效性。      

多重测量矢量模型下的稀疏步进频率SAR成像算法

基于压缩感知(Compressed Sensing, CS)的合成孔径雷达(SAR)成像算法可以用低于Nyquist采样率的采样数据完成稀疏目标高分辨成像。然而已有的算法在重构1维距离像时采用的大都是单重测量矢量(Single Measurement Vectors, SMV)模型,存在着重构耗时长、受噪声干扰大的缺点。该文从压缩感知的多重测量矢量(Multiple Measurement Vectors, MMV)模型出发,利用多重测量矢量恢复具有相同稀疏结构的联合稀疏目标信号源,从理论与实验角度分析了基于MMV模型的SAR 1维距离像成像性能,提出了一种距离向基于MMV模型,方位向基于SMV模型的2维SAR成像算法。该算法从耗时上、重构精度上均优于SMV模型下的CS成像算法。通过对仿真数据和地基雷达实测数据的处理,验证了算法的有效性。     

对机载单天线SAR实际数据进行ATI动目标检测的新方法

本文给出一种基于机载单天线SAR实际数据进行ATI动目标检测的方法.该方法将单通道SAR数据抽样近似为两通道ATI-SAR(Along Track Interferometric SAR)数据,利用两通道方位向干涉进行杂波抑制,实现动目标检测.检测结果表明,单天线SAR数据的ATI方法对动目标检测是有效的,在没有ATI-SAR实际数据情况下,为研究ATI-SAR干涉算法提供了一种有效途径.     

一种基于多级维纳滤波的多通道SAR动目标检测算法

该文针对机载多通道SAR-GMTI系统及实测数据,提出一种新的地面慢动目标检测算法。新算法利用多级维纳滤波器实现多通道SAR系统杂波抑制,同时结合对角加载技术和非均匀检测器,进一步改善SAR系统在非均匀环境下的动目标检测性能。实测数据实验结果表明:与常规的自适应检测方法相比,新算法能够明显提高系统对杂波的抑制能力及非均匀环境下系统的动目标检测性能。     

多通道SAR近岸水面区域模糊杂波抑制方法

在方位多通道合成孔径雷达(SAR)体制下,针对近岸水面区域出现的强模糊地杂波抑制问题,该文分析推导了模糊杂波的多通道导向矢量,建立了近岸水面区域的SAR图像域多通道信号模型。以推导的导向矢量和建立的模型为依据,提出了适合近岸水面区域的模糊杂波抑制方法,分析了方位多通道空域采样带来的空域模糊对模糊杂波的影响,在此基础上,对该类背景下的动目标检测性能进行了仿真分析。仿真实验验证了该算法的有效性。     

用于高分辨率宽测绘带SAR系统的SAR/GMTI处理方法研究

随着科技的不断发展,高分辨宽测绘(High-Resolution and Wide-Swath, HRWS)SAR成像已经越来越受到人们的关注,具有地面动目标指示(Ground Moving Target Indication, GMTI)功能的SAR成像系统因其具有对静止场景进行高分辨成像和动目标检测能力在很多军用和民用领域受到广泛运用。具有HRWS成像能力的沿方位多通道SAR系统,其可以有效地解决高分辨和低脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF)的矛盾,该矛盾在HRWS成像处理过程中经常遇到。由于方位空域自由度可以用来进行杂波抑制,因此多通道构型具有提供GMTI潜能。该文提出一种新的杂波抑制和动目标的成像方法,使得在低PRF的HRWS系统进行SAR成像的同时可以完成动目标的检测与成像处理,而不需要单独的高PRF系统操作模式。      

星载多通道高分辨率宽测绘带SAR系统运动目标检测方法

该文针对星载多通道高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统,提出一种新的运动目标检测方法。该方法首先利用波束形成方法进行杂波抑制,然后对运动目标的斜距历程进行拟合得到运动目标的运动方向。接着对杂波抑制后的数据进行聚焦处理,得到模糊的运动目标图像,并利用恒虚警检测技术检测得到所有的模糊运动目标。最后根据模糊图像的空间关系和估计出的运动方向检测出真实目标。星载仿真数据验证了该方法的有效性。     

一种SAR/GMTI空频联合处理杂波抑制技术的研究

本文针对一种距离多普勒域沿迹干涉主瓣杂波抑制技术进行研究:首先指出本文研究方法与传统主瓣杂波抑制技术-DPCA-最大的不同在于前者是空频联合处理,后者是空时联合处理,并给出距离多普勒域沿迹干涉算法的空频二维滤波器形式;其次,本文分析了影响沿迹干涉法杂波抑制能力的固有相位补偿误差和通道匹配误差,并通过仿真分析了固有相位补偿误差和系统参数的关系;第三,本文研究了RDATI杂波抑制处理对运动目标回波的影响,运动目标保留程度与系统参数及目标参数的关系,为进一步检测运动目标、估计运动目标参数打下基础.     

基于Chirp-Z变换的分布式SAR地面运动目标检测方法

该文基于主辅星编队模式下的分布式卫星SAR系统,对Range-Doppler域地面运动目标检测方法进行了改进,提出回波信号经方位向相位补偿后,应用Chirp-Z变换能够将地面同一方位单元回波的频谱在不同通道内精确配准,而后通过干涉处理和频谱相位补偿来提取运动目标信息,并给出了频谱相位补偿对系统参数的约束条件以及频谱配准对目标速度的约束条件。最后仿真表明该方法在约束条件下是有效的。     

Imaging and MTI processing based on dual-frequencies dual-apertures spaceborne SAR

Based on dual-frequencies dual-apertures spaceborne SAR (Synthetic Aperture Radar), a new SAR system with four receiving channels and two operation modes is presented in this paper. SAR imaging and Moving Target Indication (MTI) are studied in this system. High resolution imaging with wide swath is implemented by the Mode I, and MTI is completed by the Mode II. High azimuth resolution is achieved by the Displaced Phase Center (DPC) multibeam technique. And the Coherent Accumulation (CA) method, which combines dual channels data of different carrier frequency, is used to enhance the range resolution. For the data of different carrier frequency, the two aperture interferometric processing is executed to implement clutter cancellation, respectively. And the couple of clutter suppressed data are employed to implement Dual Carrier Frequency Conjugate Processing (DCFCP), then both slow and fast moving targets detection can be completed, followed by moving target imaging. The simulation results show the validity of the signal processing method of this new SAR system.     

多通道MTI系统的幅相均衡技术

多通道接收技术在大测绘带、高分辨率SAR、GMTI、InSAR、多波段及多极化SAR中获得了广泛应用。在地面动目标检测时,由于多通道GMTI的最小可检测速度（MDV）要比单通道的MDV小,因此多通道GMTI是人们推崇的方案,但对多通道GMTI而言,必须解决多通道接收宽带信号系统的通道均衡问题,否则会降低系统的杂波抑制性能。针对这一问题,给出了一种适用于多通道接收GMTI系统通道校正的实现框图和基于FFT的校正方法,通过对三通道接收GMTI系统实测数据的处理,验证了该方法的有效性。     

一种非均匀环境中双端口干涉SAR/GMTI杂波抑制算法

 本文针对非均匀环境对杂波抑制干涉SAR/GMTI系统的影响,提出了一种新的自适应杂波抑制算法,利用系统参数、成像几何关系以及接收通道误差推算空域对消权系数的先验值,并将其作为约束条件来控制自适应算法的求解,从而得到对消权系数较为准确的估计值.实测数据处理结果表明,此算法能够在非均匀环境中有效地降低权系数的估计误差,从而达到满意的杂波抑制效果.是一种实际可行的双(多)端口杂波抑制方案.