高分辨率机载SAR多子带合成误差补偿方法

合成孔径雷达(SAR)能够实现高分辨率成像,在遥感领域发挥着不可替代的作用,在军事和民用方面都有着广泛的应用。高分辨率SAR需要宽带收发系统,为了缓解大带宽对信号接收和采集设备的压力,对发射的宽带信号采用子带分割方法,在信号处理中通过对子带回波进行合成获得高分辨率图像。针对在子带合成时子带内和子带间误差会严重影响最终的图像质量,提出了一种基于实测数据的子带合成误差补偿方法。利用定标数据补偿子带内误差,利用回波数据补偿子带间误差,最终实现了多子带误差补偿,并利用机载SAR实测数据验证了方法的正确性和有效性。     

基于MIMO-SAR体制的空频域自适应动目标检测技术研究

多发多收星载SAR使用多天线从不同的相位中心发射正交编码信号,多个接收相位中心接收回波后形成多通道信号,显著增大了空间自由度,有利于地面动目标检测.该文研究了多发多收星载SAR空时自适应信号处理进行地面动目标检测的技术,针对星载SAR回波信号的特点,在研究空频自适应处理算法的基础上,使用基于特征值分解的空频自适应处理算法对多发多收星载SAR的杂波进行抑制,最后完成对动目标的检测.仿真数据处理结果验证了该文方法的有效性.     

利用子阵处理提高天基SAR的性能

未来天基SAR向大场景区域、高分辨率方向发展．不仅要求监视大场景区域内的固定目标，而且要求能够同时对其中的运动目标进行指示。利用多个接收子阵并结合文中提出的空时处理方法，可同时实现大观测带、高分辨率SAR成像和地面运动目标检测。     

天线阵列编码合成孔径成像

合成孔径雷达(SAR)方位理论分辨率为天线长度的二分之一,使得SAR高分辨率、远距离成像对天线的要求相互矛盾。该文提出了对天线阵列编码的合成孔径成像方法,通过将长天线分解为子阵、发射不同的信号进行阵列编码、协同工作,提高空间能量利用率,实现子阵小天线的高分辨率以及全阵列长天线的高增益,从而解决了高分辨率与远距离成像难以同时兼顾的问题。在介绍阵列编码基本概念的基础上,给出了阵列编码雷达成像模型及处理流程,对系统的分辨率、信噪比、脉冲重复频率(PRF)及距离方位模糊等性能进行了理论分析与探讨。在飞行测试实验中,用4个子阵获取了方位分辨率优于0.1 m、幅宽超过8 km的连续条带图像,打破了传统SAR采用聚束模式实现高分辨率时只能小范围成像的制约,新方法为解决传统SAR的原理限制问题提供了有效的途径。同时,通过阵列编码扩展了信号维度,为雷达系统能力的增强提供了技术基础。理论分析及实验结果验证了该文天线阵列编码方法的显著优势及工程实现的可行性。     

分布式小卫星多中心频率SAR实现宽域二维高分辨率成像

分布式小卫星SAR能够打破传统单星SAR测绘带宽和方位分辨率的矛盾。该文分析了一种沿航向排列分布式小卫星宽测绘带二维高分辨率成像技术,每颗卫星同时发射接收不同频率的线性调频信号,先分别在每个子带解方位多普勒模糊,并将方位多普勒中心频率调整至零频,然后在距离向进行子带拼接得到大带宽的线性调频信号从而得到高的距离向分辨率。此外,这种多发多收的工作方式还增加了系统平均发射功率,提高了信噪比。     

高分辨率SAR综合电子设备技术研究

介绍了具备方位向大扫描角能力的高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)系统,重点研究了综合电子设备技术,包括宽带信号产生、多子频带接收、宽带脉冲信号初相高稳定度技术等,并对不同子带的相位幅度特性以及脉冲压缩特性进行了分析。机载飞行试验及成像处理得到的高质量SAR图像,验证了宽带发射多子带接收的综合电子设备设计技术和技术性能。     

基于Alamouti编码的MIMO-SAR高信噪比高分辨宽测绘带成像

提出了一种基于Alamouti空时编码的方位-慢时间波形编码方案.系统沿方位向分两个子孔径按Alamouti编码矩阵对正交波形作脉间编码发射,接收端全阵列分子孔径接收,通过对回波信号作方位多普勒解模糊,再解码处理Alamouti编码组内相邻两个脉冲重复间隔(PRI)的回波信号,实现了正交子波形的彻底分离,改善了回波信号的信噪比,可实现高信噪比下高分辨宽测绘带成像.系统结构简单,孔径资源利用率高,且具有同时多模式工作潜力.仿真分析验证了系统信号处理方法的正确性.     

虚拟子阵平滑算法

主动阵列发射正交信号可以极大地扩展阵列的虚拟孔径,阵列的自由度成几何增长。该文利用主动阵列发射同频带时域正交PCM信号构造的虚拟子阵,提出了一种虚拟子阵平滑(VSS)算法,可解决不同目标回波信号相干的问题。该算法避免了接收阵列物理孔径的损失,当接收阵列具有个阵元时,最大可分辨的相干数目为。仿真实验表明VSS算法的有效性,而且该算法只需要较少的阵元发射信号。     

基于空时频协方差矩阵重构的高效跳频信号DOA估计

为了充分利用跳频信号的空域信息来进行信号的DOA估计,在信号空时频分析的基础上,本文提出了一种基于协方差矩阵重构的高效跳频信号DOA估计方法。首先将接收信号的均匀线阵（uniform linear array, ULA）平均划分成2个子阵,分别对每个子阵接收到的信号进行时频分析,在时频域选择有效跳,构造每跳的空时频矩阵（spatial time-frequency distribution, STFD）,然后求得2个子阵的互协方差矩阵。将2个子阵的互协方差矩阵进行重构运算得到等效的信号子空间,最后构造空间谱多项式求根估计出信号的DOA。仿真结果表明该方法相比于以往改进类子空间算法能够有效提高估计精度和降低算法复杂度。      

MIMO-SAR中虚拟径相位校正与子带合成方法研究

该文对单发射多接收(SIMO)和多发射多接收(MIMO)系统进行了研究,对多个孔径天线依次发射,多个孔径同时接收和多个孔径天线同时发射接收等工作方式进行了理论推导,通过采用虚拟孔径相位校正的方法,实现单发多收信号叠加成像.对多个频率同时发射方式,通过采用子带合成和虚拟孔径相位校正的方法,实现多个接收信号的叠加.并对虚拟...     

基于空频解耦的宽带DOA估计算法

宽带波达方向(DOA)估计是宽带阵列信号处理领域的热点问题,当宽带信号的距离分辨率与宽带孔径可比拟时,孔径渡越效应会成为影响宽带波达方向估计精确度的重要因素。基于宽带阵列信号在空域与频域间呈现线性耦合的特点,利用梯形变换进行解耦处理,并对解耦后数据相干积累进行 DOA估计。实验结果表明,通过对宽带孔径渡越效应的消除,宽带 DOA估计精确度显著提高。该算法具有较低的计算复杂度和较高的 DOA估计精确度,是一种有效的宽带 DOA估计算法。     

Mixed microwave-digital and multi-rate approach for wideband beamforming applications using 2-D IIR beam filters and nested uniform linear arrays

The presented work explores novel methods for synthesizing approximately frequency independent array factors at lower hardware complexity for wideband beamforming applications. The proposed approach employs 2-D infinite impulse response (IIR) digital beam filters together with nested uniform linear arrays (ULAs). The array is designed to have multiple levels of nesting. Each level of nesting consists of a ULA covering a temporal subband of the incident wideband signal. The use of nested arrays provides the required aperture size using a smaller number of elements compared to using a single ULA to capture the entire wideband signal. The use of different levels of nesting allows the operation of the digital processor for each sub-band at different clock rates. This is a hierarchical approach that saves both digital VLSI hardware and power consumption. The 2-D IIR digital beam filters that process each subband signal from each of the nested subarray achieves wideband beamforming. Simulations illustrate approximately frequency independent passbands as required in wideband beamforming.     

宽带多子阵合成孔径声呐成像误差补偿研究

多接收阵合成孔径声纳成像中,在距离多普勒域作由非停走停近似引起的方位走动的补偿对于窄带多接收阵成像是满足要求的,但对于宽带成像,则会引起很大的系统相位误差,从而造成成像的散焦。指出了窄带系统误差的近似补偿不适用于宽带成像的原因,并随后给出了适用于宽带的多接收阵系统误差的时域补偿方法。     

数字相控阵雷达步进频合成宽带宽角扫描研究

数字相控阵雷达宽带宽角扫描存在波束指向偏差和孔径渡越问题,导致信噪比降低,脉压主瓣展宽,距离分辨率下降.频率步进信号在各脉冲周期内都是窄带信号,是常用的合成宽带信号,可以在获得距离高分辨率的同时降低对雷达瞬时带度的要求,从而降低了对雷达系统的要求.将步进频合成宽带技术应用到数字相控阵雷达,采用子脉冲移频移相方法可以消除波束指向偏差和孔径渡越影响,实现数字相控阵雷达宽带宽角扫描.并通过仿真计算,给出一些对工程实现有用的结论.     

具有双频段的十字形复合单元频率选择表面

基于模式匹配分析技术,对由2种尺寸不同的十字形单元组合成的十字形复合单元频率选择表面进行了理论分析;利用十字形孔径单元的电场基函数得出十字形复合孔径单元的电场基函数,计算结果表明,这种复合单元频率选择表面具有两个频段,在微波、红外乃至可见光波段上将有广泛的应用.     

对调频连续波SAR部分接收式噪声调制干扰

调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）作为成像雷达小型化产物,其结构简单、成像分辨率高、系统隐蔽性强,需要对其进行快速有效的干扰。本文提出了一种对FMCW SAR部分接收式噪声调制干扰方法,将信号时域与噪声频域进行乘积调制,能够生成范围可控的灵巧压制区。同时截获信号采用部分接收的方式处理,并将部分接收信号通过多次移频补偿与首尾衔接以模拟完整周期截获信号,避免了对FMCW大时宽带宽信号采样时带来的数据庞大问题,降低信号带宽、减小采样数据与调制运算量。另外,部分接收使得干扰出现旁瓣扩散现象,将会分散主要压制区的部分能量。本文方法通过仿真验证了可行性,其能够降低算法复杂度与硬件压力,并通过改变噪声模板时宽实现对压制区范围的灵巧控制,故具有工程可行性。     

基于dechirp处理的宽带相控阵雷达相参处理研究

研究了大型宽带相控阵雷达相参工作所遇到的2个技术难点:克服孔径渡越时间,使雷达在发射时波束在空间相参合成,在接收时所有阵元收到的信号能量相参迭加;以及在宽窄交替工作方式下,克服窄带引导宽带的参考延时随机抖动,实现脉间相参处理。文中针对对这2个问题进行了分析,综述了大阵面天线波束发射补偿和脉间相参处理的研究现状和各种可能的技术途径,并在此基础上进行了有益的探索。     

基于匹配处理的相控阵数字波束形成方法

在大孔径宽扫描角相控阵情况下,利用窄带相控阵不能形成宽带高分辨信号,提出一种基于匹配处理的宽带宽角相控阵数字波束形成方法。该方法采用时域数字处理,将宽带信号经匹配处理后变换到数字域,在窄带条件下进行数字波束形成。理论分析和仿真结果验证了其有效性。与实时延迟线波束形成方法和频域DFT波束形成方法相比,基于匹配处理的相控阵波束形成方法既不需要延时器和移相器,也不需要高速A／D转换器和高速数字信号处理,所需设备量少,易于工程实现。     

宽带双基地MIMO雷达的参数联合估计的新方法

提出了一种基于分数阶功率谱的宽带双基地MIMO雷达中参数联合估计的新方法。在许多情况下,根据窄带信号模型对宽带回波信号中的参数进行估计是不合适的,因此提出一个新的宽带回波信号模型对运动目标参数进行估计。根据分数阶功率谱(FPSD)的峰值点对多普勒频移因子和时延参数进行联合估计。并依据分数阶功率谱的峰值点构造2个子阵,提出的FPSD-MUSIC算法和FPSD-ESPRIT算法实现了对收发角的联合估计。接下来推导了该信号模型中参数估计的克拉美罗界。仿真实验验证了算法的有效性。