高分辨率宽测绘带星载SAR距离向DBF处理

该文在研究星载SAR使用距离向数字波束形成(DBF)实现宽测绘带的基础上,通过理论推导和仿真分析了仅做时域加权DBF处理对成像结果幅度和分辨率的影响,并进一步针对DBF-SAR扫描接收方式研究了4种适用于不同发射信号脉宽的距离向DBF处理方法。仿真验证了4种处理方法在各自的前提下能有效实现距离向宽测绘带接收。     

星载距离向多波束SAR的系统模糊特性

介绍距离向多波束合成孔径雷达(SAR)系统的基本原理,分析距离向多波束星载SAR的模糊特性,与常规SAR进行对比,并提出了距离向多波束SAR距离模糊的计算方法。仿真结果表明距离向多波束SAR系统在实现高分辨率宽测绘带的基础上,能够有效地减小距离模糊,提高成像质量。     

基于多路群时延的星载DBF实时处理方法

距离向多通道数字波束形成(digital beamforming,DBF)技术可以显著提高星载高分辨率宽测绘带合成孔径雷达(high-resolution wide-swath synthetic aperture radar,HRWS-SAR)的系统性能,但在高分辨宽测绘带的情况下,传统DBF处理方法难以避免脉冲扩展...     

超高分辨大测绘带星载MIMO-SAR成像

星载多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)可以解决方位向高分辨和大测绘带之间的矛盾.为了在扩大测绘带宽度的基础上进一步实现距离向超高分辨,首先选用正交频分线性调频信号( OFD-LFM)作为发射信号形式,对MIMO-SAR的发射体制进行了初步设计;然后针对大带宽、宽测绘带对成像算法的限制,选用精确度高的距离徙动算法(RMA)对回波数据进行处理,给出了结合空频域带宽合成的RMA成像流程,相比时域带宽合成方法,在确保成像精确性的同时,文中的成像流程计算步骤更少,运算量更低,大大提高了计算效率.     

方位数字波束形成SAR系统的性能分析

讨论了数字波束形成(DBF,digital beamforming)技术在星载合成孔径雷达(SAR,synthetic aperture radar)系统中的应用.详细讨论了天线尺寸,方位分辨率,脉冲重复频率等系统参数,分析了数字波束形成SAR系统的性能,并与常规SAR系统的这些参数做了比较.分析表明,在SAR系统接收端应用数字波束形成技术可以在实现高方位分辨率的同时展宽测绘带.     

星载Ka-SAR俯仰向自适应DBF算法研究

为解决Ka波段星载合成孔径雷达（SAR）波长与功率之间的矛盾,传统上通常采用基于距离向的数字波束形成扫描接收（DBF-SCORE）算法来改善天线增益。但此算法会预先设定加权矢量,在地形起伏较大地区,则会造成波束指向严重偏差,导致接收增益损失,即所谓高程失配。针对上述问题,本文根据自适应阵列信号理论,研究了一种适用于Ka-SAR的俯仰向自适应波束形成算法,可准确估计回波波达角(DOA),优化接收增益。通过本算法可有效的改善传统算法存在的高程失配问题。通过仿真分析该算法的鲁棒性,得出该算法在系统参数变化时具有良好的稳定性。      

星载高分辨率宽幅成像技术分析

从星载合成孔径雷达的分辨率与成像幅宽的关系出发,分析了2种高分辨率宽幅成像技术的基本原理,其中一种可以实现高分辨率条带成像模式;另一种可以实现高分辨率马赛克成像模式.并提出了各自需要解决的关键技术.最后,通过2种技术的性能比较,指出了各自的应用范围.     

高分辨率宽观测带星载SAR技术研究

星载合成孔径雷达因其全天候、全天时的侦察性能,倍受军事和民事应用关注,目前高分辨率宽观测带SAR是星载合成孔径雷达研究的热点问题,在需要进行全球大范围动态监视或高重访周期观测的局部热点地区的应用中都希望能够采用高分辨率宽观测带成像。在讨论多种用于实现宽观测带SAR的系统技术的基础上,提出一种基于方位向多波束和距离向波束扫描方法的高分辨率宽观测带星载SAR系统设计方法,并结合一个设计实例,详细分析系统性能和设计时应注意的若干问题。     

基于矩阵束方法的星载MEB SAR俯仰向DBF处理方法

俯仰向数字波束形成(DBF)处理是距离向多波束体制(MEB)星载合成孔径雷达(SAR)系统实现较高分辨率、超宽幅成像的关键。但是,由于存在卫星姿态误差等因素的影响,星载MEB SAR系统的DBF接收波束指向会出现偏差,这将导致在对具有强散射体的区域(如存在船舶的海面、港口等区域)进行成像时会出现鬼影目标。针对这一问题,该文提出一种基于矩阵束方法的俯仰向DBF处理方法。首先对俯仰向通道回波数据进行匹配滤波处理,并根据预设阈值寻找强散射体的峰值位置;然后利用矩阵束方法准确估计强散射体的波达角;最后利用这些信息调整俯仰向DBF加权矢量,确保DBF接收波束指向正确,从而消除鬼影目标的干扰。仿真实验验证了该方法的有效性。     

宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案研究

环视扫描合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）可以实现广域观测,但测绘带宽受到最小天线面积的限制,对此提出了一种宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案。该方案引入了ScanSAR的波束扫描思想,在雷达天线作圆锥扫描的同时,由近及远地对多个距离子带进行分时扫描。给出了天线在这种扫描方式下的驻留时间分配准则,分析了成像参数间的依赖关系。基于子孔径成像、几何失真校正和图像拼接的一系列成像算法对该宽测绘带方案进行了点目标和面目标仿真实验,结果表明在保证成像质量的前提下,测绘带宽能得到显著的增加。     

面阵MIMO-SAR大测绘带成像

 提出一种基于面阵MIMO-SAR(Multiple Input Multiple Output Synthetic Aperture Radar)模型结合脉内扫描技术、二维空域联合处理以及频带合成技术实现高信噪比、二维高分辨大测绘带成像方法。文中首先提出了面阵SAR脉内扫描多发多收模型;分析了面阵MIMO-SAR模型下脉内扫描技术对系统信噪比性能的改善。针对脉内扫描引起的距离模糊以及低PRF(Pulse Repetition Frequency)导致的多普勒模糊,提出了二维空域联合处理方法;同时利用多发多收模型获得多个空间自由度进行频带合成实现高距离分辨。该面阵MIMO-SAR模型实现了高信噪比、二维高分辨大测绘带成像,打破了传统高分辨与大测绘带以及高信噪比与大测绘带的矛盾。仿真实验验证了本文方法的有效性。     

两种星载高分辨宽测绘带SAR系统通道相位误差估计方法

 本文针对星载方位多通道高分辨宽测绘带(HRWS)合成孔径雷达(SAR)系统,提出了两种通道相位误差估计方法:信号子空间比较法和天线方向图法.信号子空间比较法基于信号特征向量张成的空间(即信号子空间)与真实导向矢量张成的空间相同这一特性,得到各通道间的相对相位误差,该方法适用范围广,估计精度高,对系统要求低,且运算量小.天线方向图法结合天线方向图,直接估计通道相位误差,无须特征分解,无须矩阵求逆,运算量小,主要适用于均匀分布的场景.最后利用实测地基数据验证了两种方法的有效性.     

基于波束优化赋形方法的斜视星载SAR模糊抑制研究

距离模糊和方位模糊会严重影响星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）的成像质量。现有的利用天线波束赋形来抑制模糊的方法在雷达正侧视成像时取得了优异的效果,但并不适用于雷达斜视的情况。针对这一问题,提出了一种基于平面阵列天线波束赋形的星载SAR二维模糊（距离和方位模糊）抑制方法。使用距离-方位模糊综合的模糊比（Ambiguity to Signal Ratio,ASR）指标来替代距离模糊比及方位模糊比,结合对不同斜视情形下天线波束变化的分析,充分考虑包含镜像模糊区在内的所有模糊区,建立了模糊比-天线权重优化模型。以模糊能量为目标函数、天线方向图掩模作为约束确立二次锥（Quadratic Cone Programming,QCP）优化问题,求解得到阵元幅度相位分布。仿真结果表明,所提方法可以通过调节模糊区对应的旁瓣幅值,灵活地抑制SAR斜视成像的距离和方位模糊,进而提高星载SAR的成像质量。     

MIMO-SAR等效相位中心误差分析与补偿

 受等效相位中心误差的影响,多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)方位成像结果存在"假峰"而导致成像质量下降.基于MIMO-SAR回波模型,本文推导了等效相位中心误差的解析表达式,并定量研究其对方位成像质量的影响.分析指出周期性的二阶相位误差是等效相位中心误差的决定因素,补偿该项误差能有效克服"假峰"的影响.理论分析和数值试验验证了本文分析和补偿方法的有效性.     

多载频FMCW在MIMO雷达中的应用研究

 介绍多载频MIMO雷达的特点和工作原理,对多载频线性调频连续波(FMCW)信号及其回波进行了分析,并详细论述了MIMO雷达中静止目标和运动目标情况下多载频FMCW信号处理方法以及其中的一些关键问题,如通道分离滤波器的设计、距离分辨率分析、速度补偿精度分析、相参积累周期数的选取等.针对该体制雷达各发射天线间载频不同的特点,提出了采用IFFT相参合成的方法来精测目标距离,获得距离高分辨,具有运算速度快、受目标运动影响小的优点;对运动目标情况下距离多普勒的耦合问题进行了详细分析,并提出了利用相参积累进行补偿的解决方案.     

聚束式合成孔径雷达系统设计中PRF的优化选取

在聚束式合成孔径雷达系统设计中，脉冲重复频率PRF的选择至关重要。在论述SAR系统设计中PRF的限制条件的基础上进一步指出，由于聚束式SAR和条带式SAR在工作模式上存在着本质的区别，两者的方位模糊度的计算方法也有所不同。文中详细地介绍了聚束式SAR的方位模糊度计算函数，阐述了聚束式合成孔径雷达PRF的选取在满足基本限制条件的基础上，可以利用其方位模糊度计算曲线进行进一步的优化。仿真结果表明，这一优化在聚束式SAR系统设计中具有重要意义。