一种适用于双基SAR的改进PGA方法

实际的双基地合成孔径雷达(BiSAR)系统中,载体平台不可避免地存在运动误差。运动误差的存在将严重影响最终的成像结果,因此高效准确的运动误差估计和补偿方法是实现高精度成像的前提。针对双基地合成孔径雷达中存在的运动误差问题,提出了一种改进的相位梯度自聚焦(PGA)算法实现高精度的运动补偿。不同于传统的PGA算法,所提改进的PGA算法同时考虑了运动误差引入的空变相位误差和其导致的包络偏移,可以实现更高精度的运动误差估计。同时,将局部似然估计的思想扩展到所提的改进PGA算法中,有效地提升了算法的效率。实测的双基SAR数据验证了所提算法的有效性。     

改进的相位梯度自聚焦加窗方法

相位校正是ISAR（逆合成孔径雷达）成像中的关键步骤,校正的精度直接关系到成像的质量。相位梯度自聚焦算法是一种广泛使用的相位校正算法,可以有效地补偿目标复杂运动所造成的相位误差。本文在研究传统PGA（相位梯度自聚焦）算法的基本步骤所起作用的基础上,对加窗方法进行改进,提出以归一化平均能量来估计误差支撑区域的方法。该方法综合考虑了非目标区域与目标区域的归一化平均能量,并将两者的均值作为提取误差支撑区域的阈值。对实测数据进行成像的处理结果表明,该方法可以提高自聚焦算法的收敛速度,使其更具有鲁棒性和实时性。     

一种补偿低中频接收机I/Q不平衡的方法

针对载机非理想运动导致合成孔径雷达(SAR)反投影成像(BP)结果散焦的问题。首先分析了聚束模式下BP算法成像的相位误差模型,接着根据 BP 算法层析成像的特点,以及基于对比度最优化准则推导了图像对比度与相位误差之间的关系,然后提出了两种适用于BP成像算法的自聚焦算法流程,并分析比较了这两种流程的运算量和适用场合,以及该自聚焦算法总体性能,最后通过处理实测数据、比较图像结果和分析实验耗时,证明了该方法的可行性和有效性。     

一种改进的SAR反投影图像相位梯度自聚焦方法

反投影(BP) 算法是一类经典的合成孔径雷达(SAR)成像处理方法。BP在已知航迹条件下可以实现数据的高精度聚焦。但是,BP重建图像中,运动误差导致的目标散焦通常沿着不同的方向存在,残留距离徙动不能严格限制在一个距离分辨率单元内,运动补偿困难。文中提出了一种修正投影栅格的子带宽相位梯度自聚焦(PGA)处理方案。其中,基于数据采集平面的非均匀栅格重建图像,完全去除了目标散焦方向的空变特性。然后,对子带宽分解的反投影数据进行PGA运动补偿并拼接得到全分辨率图像。最后,点目标仿真验证了该方法的有效性。     

基于改进PGA算法的机载条带式UWB SAR运动误差精补偿北大核心CSCD

传感器精度较低的情况下,单纯基于测量数据的运动补偿难以满足机载超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)的聚焦精度,需要自聚焦算法对初步聚焦的图像进行精补偿。相位梯度自聚焦(PGA)是一种高效、稳健的自聚焦算法。文中研究了PGA算法在机载条带式UWB SAR中的应用,提出一种改进的三步选点策略以提高选点质量,然后对基于参考点对齐的子图像拼接方法进行了改进。实测P波段机载UWB SAR数据处理结果表明改进PGA算法精度高、收敛快,可有效校正残余相位误差,并完成较高精度的子图像拼接。     

一种可用于实时成像的改进PGA算法

相位梯度自聚焦算法(Phase Gradient Autofocus, PGA)可有效补偿高次相位误差, 对实时成像系统获取高分辨图像有重要意义。但是该算法一般需要迭代多次, 运算耗时, 且在不同场景的应用中算法的聚焦性能不够稳定, 这些严重限制了PGA算法在实时处理中的应用。选点和加窗是PGA算法的两个关键步骤, 该文提出一种基于数据均值的选点方法和一种基于脉冲包络的窗宽估计方法, 这两种方法对数据的自适应能力较强, 可使算法获得稳定的聚焦性能, 并有效减少迭代次数。实测数据处理结果证实改进的PGA算法可用于实时成像。      

适合P波段UWBSAR的改进PGA算法

相位梯度自聚焦（PGA）算法是一种高效的自聚焦算法，其优良的聚焦性能是建立在合理的统计模型和高信杂比的基础上。对于信杂比较低的P波段超宽带合成孔径雷达（UWBSAR）图像来说，传统PGA算法的聚焦效果并不理想。对此，文中提出了将对比度准则和传统PGA算法相结合的改进PGA算法，有效地削弱了图像信杂比对PGA聚焦性能的影响。文中还提出了“参考点对齐”法来校正PGA算法聚焦所产生的图像平移（沿方位向）失真问题。文中所提算法已经成功运用于某P波段UWBSAR实测图像数据的聚焦处理，并得到了比传统PGA算法更好的聚焦处理结果。     

一种用于条带式RD算法的组合实时PGA方法

随着合成孔径雷达(SAR)分辨率的提高,方位向相位误差的影响逐渐增大,传统的相位梯度自聚焦(PGA)方法虽然可以估计出高次误差,但是通常都需要迭代,给实时成像造成了很大困难。该文结合条带式RD算法和PGA自聚焦算法的特点,提出了一种组合的实时PGA方法。这种方法将频移相关距离门算法(SACGS)算法与PGA算法结合,不仅大大降低了计算量,可以不用迭代而达到良好的效果,而且降低了对运动初始参数的精度要求。仿真和实际数据均验证了这种方法的有效性。     

一种基于勒让德拟合的SAR 后向投影自聚焦算法

对于合成孔径雷达(SAR)成像来说,后向投影(Back Projection, BP)算法是一种十分重要的时域成像方法。然而现有的自聚焦算法都是基于频域成像算法开发的,无法直接用于BP 聚焦图像的误差相位估计。针对这一问题,该文提出一种适用于BP 图像的自聚焦算法。该算法以图像锐度函数为目标函数,以待估计的相位校正值为自变量,通过坐标下降最优化算法循环迭代获得它们的最优估计。在问题求解中,该算法利用勒让德多项式来拟合目标函数,使得每次迭代的最优解可以解析地获得,避免了低效的线搜索过程。基于仿真数据和实测数据的实验验证了该算法的精确性和有效性。      

ROPE与PGA在ISAR运动补偿中的对比研究

ISAR运动补偿通常分为两步：距离对准和相位补偿。在现有的相位补偿方法中，相位梯度自聚焦（PGA）算法是较好的一种。本文在把秩一相位估计（ROPE）算法用于ISAR相位补偿后，针对ROPE与PGA两者在ISAR相位补偿中的性能作了详细地分析比较。最后用ISAR外场实测数据比较了它们的成像结果。     

基于改进三维后向投影的多圈圆迹SAR相干三维成像方法

圆迹SAR(CSAR)因其特殊曲线运动轨迹而具备3维成像能力。单圈CSAR理论上可以获得距离方位平面亚波长级的分辨率,但是高程向分辨率却很低。同时,利用后向投影(BP)算法进行CSAR 3维成像的算法复杂度高,成像效率低。该文提出一种基于改进3维后向投影的多圈CSAR相干3维成像方法,针对现有成像算法时间复杂度高的问题,提出一种构造几何插值核的CSAR改进3维后向投影算法,可将3维插值操作转化为1维插值操作和距离向量搜索操作,通过多圈CSAR改进3维后向投影成像结果相干积累的方式得到最终3维图像。该文所提方法可有效解决单圈CSAR 3维成像高程向分辨率低的问题,改善3维成像细节,同时能够大幅降低CSAR 3维成像时间。仿真圆锥目标和美国空军实验室GOTCHA数据3维成像结果验证了该文所提方法的有效性。     

复杂轨迹合成孔径雷达后向投影算法图像流GPU成像

相对于基于傅里叶变换的频域成像算法,后向投影( BP)算法因采用时域逐点相干积累,更适合于复杂轨迹合成孔径雷达( SAR)高精度成像。但BP算法计算量巨大,限制了其应用于SAR大场景大数据量快速成像。图形处理器( GPU)具有强大浮点运算和并行处理能力,为大场景BP算法快速成像实现提供了途径。结合GPU并行处理,提出了一种基于图像流的复杂运动SAR大场景BP快速成像处理方法。该方法借助BP算法中图像像素点相互独立处理的特性,采用图像像素点并行及图像流程处理,设计了孔径与图像缓存调度方案,提高SAR大场景大数据BP算法成像效率。仿真和机载实测数据结果验证了方法的有效性,在有限GPU显存条件下实现了8192×8192大场景快速成像,并且成像加速比相对于传统CPU单线程处理可达300倍以上。     

基于回波数据的高分辨力机载SAR运动补偿

该文详细地分析了基于距离压缩数据的运动补偿和基于复图像的运动补偿的机理,提出了基于 回波数据的高分辨力机载SAR运动补偿算法。该算法采用子孔径技术,利用修改的最大对比度法提取子孔径的多普勒调频斜率,作距离压缩数据的时域运动补偿,然后用PGA作复图像的频域运动补偿。实录数据的成像实验表明,该算法能有效地克服单一运动补偿算法的场景依赖性,获得比较满意的成像质量。     

频谱外推技术在毫米波CSAR 成像中的应用

近年来圆轨迹合成孔径成像(CSAR)成为SAR 成像领域的一个研究热点,同时超分辨频谱外推技术能够有效改善SAR 图像的聚焦质量。针对频谱外推技术在近场毫米波CSAR柱面成像中的应用进行了研究,将频谱外推算法与传统的波数域算法相结合,旨在提升SAR 图像的聚焦效果;仿真点目标结果表明基于频谱外推技术的改进算法可以明显改善点目标的分辨率、峰值旁瓣比、积分旁瓣比指标;在室内基于矢量网络分析仪与高精度转台搭建了近场测量系统获得实测回波数据,通过雷尼熵评价指标衡量成像结果,结果表明基于频谱外推技术的改进算法成像结果优于传统成像算法的结果。     

基于投影近似子空间跟踪技术的自聚焦算法

基于特征向量法的自聚焦算法具有比相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,简称PGA)算法更好的算法性能,但该算法必须对协方差矩阵进行特征分解,所以运算量大.利用投影近似子空间跟踪(Projection Approxima-tion Subspace Tracking,简称PAST)技术的自聚焦算法可以解决上述问题.通过实际数据处理结果对比,证明基于PAST技术的自聚焦算法是一种可满足实时处理要求的有效自聚焦方法.     

基于子孔径相位误差拼接的相位梯度自聚焦算法

随着雷达技术的发展,合成孔径雷达的成像精度也得到了大幅提升,与之相匹配的,也需要能更精确地进行运动补偿的算法.由于惯导精度无法满足需求,如果仅使用惯导数据对运动误差进行补偿,补偿的结果中含有残余的距离单元徙动,这会损失图像的精度.本文首先分析了残余的距离单元徙动对快速分解后向投影成像算法和相位梯度自聚焦算法的影响,再将...     

天线尺寸对冲激信号SAR方位向积累的影响

该文分析了冲激信号/极窄脉冲SAR成像系统的天线在辐射与接收时存在的时-空耦合问题。结合冲激信号SAR成像方法反向投影法(BP),本文在时域上分析了天线尺寸对SAR方位向积累的影响,给出了方位向积累与天线尺寸的定量关系,最后给出了关于超宽带SAR天线设计及发射信号参数选择的有用的结论．     

基于椭圆极坐标的一站固定式双基地低频UWB SAR FFBP成像处理

一站固定式双基地低频UWB SAR具有方位移变的距离徙动和较长的合成孔径,这导致其距离方位耦合变得非常复杂,从而限制了频域算法的应用.为此,本文提出一种基于椭圆极坐标的一站固定式双基地低频UWB SAR FFBP算法.基于一站固定式双基地SAR的成像几何,分别推导了直角坐标与椭圆极坐标下后向投影算法的解析表达式,并讨论了双基地FFBP算法中采用椭圆极坐标的优势.然后分别从频带和斜距误差角度推导了子图像的采样间隔.最后讨论了该算法的实现过程和计算量.仿真结果证明了所提方法的有效性.     

一种改进的基于波前重构的圆周SAR三维成像算法

与传统的直线SAR相比,圆周SAR(CSAR)具有对场景进行3维成像的能力。该文提出了一种基于波前重构的圆周SAR 3维成像的新方法,该算法通过补偿掉雷达运动轨迹引入的相位项的方法实现了图像的聚焦,避免了Hankel函数的计算,从而大大降低了算法实现的复杂度。仿真与实测CSAR数据成像结果验证了该算法的有效性。     

基于定标器相位梯度提取的圆迹SAR轨迹重建方法

圆迹合成孔径雷达(CSAR)高分辨率成像,对惯导系统的精度和稳定性提出了更高的要求,运动补偿技术是关键技术之一。该文首先分析了轨迹测量误差引起的相位误差,然后针对相位误差的空变性给出一种基于定标器相位梯度提取的圆迹SAR轨迹重建方法。该方法从SAR回波数据中提取定标器沿方位向的相位梯度,结合多个定标器的相位梯度,利用三边测量法重建高精度圆迹SAR轨迹,用于获取高质量的CSAR图像。该方法解决了轨迹测量误差引起的图像散焦问题,可实现整个场景的有效聚焦。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。