弹载SAR下降段成像算法研究

弹载SAR下降段成像中,弹体较大的下降速度和加速度将导致SAR回波信号的多普勒调频率沿方位向变化,影响方位聚焦.针对该问题,提出了一种利用方位非线性变标(NLCS)的弹载SAR下降段成像算法.该算法在距离徙动校正和距离压缩处理之后,通过引入方位非线性变标操作,补偿变化的多普勒调频率,并校正图像方位畸变,从而改善了方位聚焦深度和聚焦质量.数据仿真结果验证了算法的有效性.     

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。     

基于压缩感知的微波暗室稀疏阵列RMA成像

稀疏阵列天线可有效降低微波成像系统规模和处理复杂度,但成像过程中,方位孔径数据采样率无法满足Nyquist采样定律要求时,将导致成像结果模糊或者混叠。对此,提出一种基于压缩感知理论的微波暗室稀疏阵列RMA成像算法。首先在微波暗室中搭建稀疏阵列天线成像模型,其次将方位向稀疏采样回波数据进行幅度校正和相位误差补偿,然后通过压缩感知理论进行回波信号的高精度重构,最终完成RMA成像。该算法实现以较大的空间采样间隔的稀疏阵列RMA高分辨成像,并利用微波暗室实测数据验证了所提算法的可行性和有效性。     

一种改进的SAR原始数据频域模拟方法

传统的原始数据频域模拟方法中系统冲激响应函数是固定不变的,且没有考虑距离徙动,影响了原始数据的模拟精度。推导了SAR点目标回波数据频域冲激响应的精确解,该精确解包含了距离徙动效应,且方位向的多普勒参数随着目标位置的变化而变化;在此基础上,给出了一种改进的SAR原始数据频域模拟方法,利用该精确解与地面场景散射单元的后向反射系数卷积得到回波数据。仿真实验表明了该方法的可行性、有效性,与传统频域模拟算法相比,该方法极大地提高了数据模拟的准确性。     

脉内聚束SAR方位高分辨率宽测绘带成像

针对星载合成孔径雷达(SAR)方位高分辨与宽测绘带之间的矛盾,提出脉内聚束SAR模式实现高分辨宽测绘带成像．建立了脉内聚束SAR模型,分析了脉内聚束SAR回波信号特性,得出脉内扫描技术会导致不同方位子场景上散射点相互叠加引起距离模糊的结论．针对该距离模糊,利用俯仰维多孔径进行空域滤波解模糊;并分析了地形起伏对成像结果的影响．脉内聚束SAR利用脉内扫描获得更长的合成孔径,以此实现高的方位分辨率; 同时在采用低脉冲重复频率的情况下,获得宽测绘带,从而实现了高分辨宽测绘带成像．仿真实验结果验证了该方法的有效性．     

一种时域去走动的四阶模型SAR成像方法

针对大斜视SAR回波耦合性强问题,从提高斜距模型近似精度和距离徙动校正精度两方面对SAR成像进行了研究,推导了一种四阶SAR成像算法模型。首先为了提高模型近似度,将斜距展开到四次项,然后为了将距离向和方位向进行初步解耦,在时域进行走动补偿,通过级数反演法将信号转到二维频域进行距离弯曲校正,方位匹配滤波后得到聚焦后的SAR图像。该方法流程简单,便于实时处理。仿真结果表明,该方法具有较强斜视处理能力,取得了较高的成像分辨率。     

基于GKT-RT-GDP的长时间相参积累算法

提出一种基于广义Keystone变换(generalized Keystone transform,GKT)、拉东变换(Radon transform,RT)和广义去调频处理(generalized dechirp process,GDP)的长时间相参积累算法,应用于对雷达高度表回波信号的处理。使用GKT校正由径向加速度引起的距离弯曲,应用RT估计雷达高度表的速度并构造补偿函数校正距离走动,采用GDP方法估计雷达高度表的径向加速度并构造相位补偿函数校正多普勒频率徙动,最后使用快速傅里叶变换对算法处理后的回波信号做相参积累。仿真结果表明,GKT-RT-GDP算法能够实现对多普勒频率徙动和距离徙动的校正,并且与基于KT-GDP长时间相参积累算法相比,在运算复杂度增加较小的条件下,相参积累后的信噪比增加了5 dB,算法的校正效果较好。     

机载三通道SAR/GMTI快速目标运动参数估计

针对常规SAR/GMTI系统无法获取快速目标信息的问题,提出一种基于解PRF模糊的快速目标检测和运动参数估计方法．首先将三通道SAR/GMTI数据在方位压缩后的距离频域两两对消抑制杂波,然后进行PRF模糊数估计．在方位压缩后的距离频域利用快速目标运动引起的模糊数与目标直线轨迹斜率的对应关系,通过Radon变换来搜索模糊数,同时得到目标轨迹直线斜率．已知直线斜率后进行方位徙动校正,并以最小熵准则搜索实现方位向聚焦,进而通过距离匹配滤波实现快速目标成像．仿真和实测数据结果均验证了该方法的有效性．     

全谱分析技术及其在故障诊断中的应用

介绍了全谱分析技术的思路 ,研究了全谱分析技术与旋转机械回转信号之间的理论关系 ,导出了全谱分析基于复合信号的理论计算公式及简洁数值算法 ,并将其应用于实际故障诊断系统中 .研究及应用表明 :全谱分析作为对转子涡动信号综合处理的分析方法 ,能够清晰处理转子轨迹和正反进动之间的关系 ,经过简单换算也可识别转子的回转强度 ,表明全谱分析对于旋转机械故障诊断是一种非常实用的分析工具 .     

水下目标二维散射特性测量方法

基于合成孔径原理,提出一种水下目标二维散射特性测量方法,该方法采用声呐基阵静止而目标作合作匀速直线运动的模式.推导了前述模式下的目标回波信号模型.对回波信号进行二维成像处理,利用反投逐点算法进行方位向的聚焦处理,进而得到目标在距离和方位维的二维散射特性.给出计算机仿真和水池试验的回波数据处理结果,得到水下目标散射特性的二维空间分布,方位向理论分辨率达到0.04 m,且分辨率与距离和频率无关.该方法可用于目标特征缩减和目标识别.     

一种新的斜视波束指向SAR信号处理方法

针对斜视波束指向合成孔径雷达(BS-SAR)信号时,存在距离向与方位向的强耦合性及方位频谱的模糊问题,提出了一种基于方位重采样的信号频谱处理方法．线性距离走动校正后对信号频谱进行方位向重新采样,将其完全等效为正侧视合成孔径雷达信号的频谱．针对斜视BS-SAR,将方位重采样与谱分析技术相结合,得到无模糊及方位空变的二维频谱;再采用传统的正侧视BS-SAR算法,实现对场景的聚焦．仿真实验表明,文中方法可以有效应用于斜视BS-SAR的数据处理中．     

Application of Modified SPECAN Algorithm in Parasitical BiSAR

Global navigation satellite system (GNSS) can be employed as a transmitter to composite bistatic synthetic aperture radar (BiSAR). As GNSS signal is quite different from the traditional radar signal, modified spectral analysis (SPECAN) algorithm is proposed and applied in the BiSAR system. The modifications include Doppler centroid compensation, range curve correction and azimuth processing method. The modified SPECAN algorithm solves the imaging problem under the condition of huge range migration, long synthetic aperture time and phase-coded signal. The proposed algorithm is verified by experiment results.     

Deramp based frequency scaling algorithm suitable for tandem bistatic SAR in the spotlight mode

Using an analytical bistatic spectrum and the spectrum analysis (SPECAN) method, an algorithm that is suitable for constant-offset spotlight bistatic SAR is presented. Firstly, the deramp function for bistatic SAR is deduced by analog of the monostatic case, which accomplishes the coarse focusing in the azimuth direction and solves the azimuth spectral folding problem effectively. Then an analytical bistatic spectrum based frequency scaling algorithm is applied to achieve the range cell migration correction, which is implemented through phase multiplication instead of interpolation. Data obtained with the large baseline can be processed accurately. The effectiveness of the proposed algorithm is verified with simulation experiments.     

结合隐函数导数方法的平行等速双基SAR成像

由于双基合成孔径雷达回波信号中,其斜距历程为两个根号和,故信号在二维频率域或者距离多普勒域的表达式无法通过驻定相位点原理解析得到.针对这个问题,将此驻定相位点表示为方位频率的泰勒级数,并且称该方法为隐函数导数法.通过代数计算,可以得到平行等速双基合成孔径雷达构型下的二维频谱.应用该方法,可以将斜距历程中的双根号变成单根号,这对后续的成像算法是有帮助的.然后,基于这个频谱,改进的距离多普勒算法被用于处理平行等速双基合成孔径雷达数据,同时得到相应的成像处理结果.仿真实验和实测数据处理验证了该处理方法的有效性.     

Imaging algorithm for highly squinted SAR data processing based on phase disturbing

For quick look imaging, a phase disturbing algorithm (PDA) for focusing synthetic aperture radar (SAR)subaperture data acquired at a high squint angle is proposed. First, the signal model is addressed and then the range processing and azimuth processing are analyzed in detail. The PDA performs the linear range walk correction (LRWC) in the time domain and the range cell curvature correction (RCCC) in the frequency domain to mitigate the range-azimuth coupling. Additionally, a disturbing phase is introduced in the frequency domain to remove the variation of the Doppler chirp rate with the azimuth position caused by LRWC in the time domain,and so an identical reference function can be employed in azimuth processing. Simulated results and raw data processing validate the effectiveness of the proposed algorithm.     

Frequency scaling algorithm for high squint FMCW-SAR imaging

For the invalidation of the present frequency scaling algorithm in the case of the high squint angle, a modified frequency scaling algorithm for high squint Frequency Modulated Continuous Wave Synthesis Aperture Radar imaging is presented. Based on the new Residual Video Phase (RVP), this algorithm can solve the problem of range frequency aliasing on the high squint mode effectively by considering the effect of the variation of the squint angle on the range bandwidth. Hence, high quality imaging can be obtained in the case of the high squint mode with the frequency scaling algorithm. Finally, performance analyses and simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.     

Image Combination Analysis in SPECAN Algorithm of Spaceborne SAR

An analysis of image combination in SPECAN algorithm is delivered in time-frequency domain in de-tail and a new image combination method is proposed. For four multi-looks processing one sub-aperture data in every three sub-apertures is processed in this combination method. The continual sub-aperture processing in SPECAN algorithm is realized and the processing efficiency can be dramatically increased. A new parameter is also put forward to measure the processing efficient of SAR image processing. Finally, the raw data of RADARSAT are used to test the method and the result proves that this method is feasible to be used in SPECAN algorithm of spaceborne SAR and can improve processing efficiently. SPECAN algorithm with this method can be used in quick-look imaging.     

利用SPECAN算法的聚束SAR成像处理

讨论了距离向去调频聚束模式SAR信号的回波模型及特点,通过对聚束SAR信号的时、频域关系的分析,给出了适合去调频后的聚束SAR数据的成像算法。该算法结合了SPECAN算法高效和标准条带成像算法精确的优点,首先采用SPECAN算法对原始数据距离向去斜,其次采用距离-多普勒算法实现方位精确聚焦,与传统的距离-多普勒算法相比,成倍地降低处理的数据量,从而可实现聚束SAR的实时成像处理。对Ku波段实际飞行数据采用该算法压缩得到高分辨率的图像,验证了理论分析的正确性和所用方法的可行性。