一种基于Legendre展开的CS成像算法

针对SAR的侧视工作模式,本文提出了一种基于Legendre展开的CS成像算法。该算法采用Legendre多项式代替Taylor多项式对回波信号的二维频域传递函数进行展开,在此基础上,导出了Legendre多项式系数的数学表达式,并详细推导了CS算法流程中基于Legendre多项式的三个相位校正函数。理论推导和仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。     

基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像方法

弧形阵列合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种新型的针对广域观测的阵列成像雷达,其具有观测范围广,分辨率高等特点。由于其回波信号方位向等角度间隔采样,目标精确的二维频 谱难以有效推导,并且已有的线性阵列成像算法不再适用。针对上述问题,本文提出了一种基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像处理方法,该方法首先对斜距模型进行高阶近似,然后推导了雷达回波信号的二维频谱,之后在二维频域补偿距离徙动及距离方位的耦合,最终得到聚焦图像。点阵目标的仿真结果验证了该成像方法的有效性。      

机载双基地SAR回波信号模型及其仿真

重点研究了平行飞行模式机载双基地SAR的几何模型和回波信号模型。推导了斜距历程,采用级数反演法,获得了高阶近似的回波信号二维频谱表达式,建立了回波信号模型。在上述理论研究基础上,采用二维频域快速傅氏变换法,产生仿真回波数据,获得了良好的成像结果,仿真结果验证了上述理论和仿真算法。     

二维stolt插值解耦合的GEO SAR成像算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)二维频谱形式复杂、二维空变性处理困难等问题,考虑成像参数随距离和方位的空变性,给出了一种利用二维stolt插值解耦合的GEO SAR成像算法,该算法不需要求解GEO SAR复杂的二维频谱,在距离频域和方位时域利用空变斜距的二阶近似模型和二维stolt插值变换校正了距离和方位的耦合;同时,针对二维插值计算量大和复杂度高的问题,采用非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)替代了传统的插值和快速逆傅里叶变换(IFFT)运算。理论分析和仿真结果表明该算法能够补偿回波的二维空变特性,实现GEO SAR聚焦成像,且各成像指标接近理论值。      

基于奇异值分解的低轨星载双基调频连续波SAR成像方法

该文基于调频连续波(FMCW)信号对低轨星载双基合成孔径雷达(SAR)的成像方法进行研究。星载双基模型具有收发异置、结构灵活的特点，其非线性运动轨迹和双斜距不利于信号频谱的推导和分析。通过引入一个4阶多项式斜距模型对回波信号进行建模，接着用级数反演法得到信号两维频谱的表达式。详细分析高阶多项式系数的空变影响。对距离徙动项进行频域处理，对方位相位采用奇异值分解(SVD)的方法，将方位空变项与多普勒分离开，并引入非线性方位变标函数，通过两次连续的插值和重采样完成方位聚焦。仿真结果证明了该算法的有效性。     

基于Legendre展开的双基地SAR点目标频谱推导

双/多基地合成孔径雷达二维点目标频谱的求解是各种频域成像算法的基础,但斜距表达式中的双根号使得直接精确解析求解非常困难。本文从函数最佳逼近这一全新角度出发,提出了基于Legendre正交展开的双基地SAR回波二维谱的解析求解方法,得到了比现有方法更为精确的二维频谱。      

大斜视角与大波束角SAR成像比较

大斜视角与大波束角SAR(Synthetic Aperture Radar)成像中都要处理强耦合的回波信号,获得聚焦性能良好的图像更加困难.本文利用SAR回波的二维频谱表达式,比较了在两种SAR成像中耦合项的来源和耦合程度,通过分析非线性Chirp Scaling算法中的解耦合方法,得出了残余耦合与成像测绘带宽、目标最远距离的关系,并利用这两个指标评价了非线性Chirp Scaling算法应用于大斜视角和大波束角SAR成像的差异.     

Chirp Scaling算法中的相位补偿因子研究

该文从SAR回波的二维频谱表达式入手,研究了适合高波段SAR的CS(Chirp Scaling)类算法和一种适合超宽带(Ultra Wideband,UWB)SAR成像的非线性CS算法,通过对算法推导中的近似性分析,重新刻画了SAR成像,即SAR成像是利用回波频谱特性构造频域或时域相位补偿因子的过程,尤其是对UWB SAR回波,相位补偿因子的精确性直接影响着目标聚焦性能。仿真实验表明,补偿三阶以上二维相位耦合的非线性CS算法能够在一定的测绘带内满足UWB SAR点目标的理想聚焦;同时,该算法在UWB SAR实测数据处理中也已得到成功应用。     

地球同步轨道SAR曲线轨迹模型下的改进CS成像算法

地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)轨道高度高,合成孔径时间长,直线轨迹模型不再适用,导致常规的基于直线轨迹模型的成像算法性能下降。该文根据GEO SAR平台的运动特性,使用高阶逼近建立了曲线轨迹模型下的斜距方程,并结合级数反演法,推导了GEO SAR回波信号2维频谱高阶近似表达式。然后在此基础上提出了一种适用于GEO SAR曲线轨迹模型的改进Chirp Scaling(CS)成像算法。仿真结果表明该算法的斜距方程精度较高,能够精确校正距离徙动,实现全孔径高分辨成像。     

一般构型机载双站大斜视SAR二维Chirp-Z变换成像算法

该文提出一般构型机载双站大斜视SAR的2维Chirp-Z变换(CZT)成像算法。针对双站大斜视回波信号的距离-方位向强耦合,在距离频域-方位时域校正载机大斜视引起的大距离走动,然后推导改进点目标的频谱公式。成像时,先用参考函数相乘完成回波一致聚焦,然后借助于载机轨迹解耦合公式将频谱相位分解为距离移变和方位移变的两个独立相位项,再运用CZT分别消除其空变性得到成像结果。仿真验证了该算法处理一般构型机载双站大斜视SAR回波数据的有效性。     

三次相位误差对SAR方位分辨率的限制

本文深入研究了合成孔径雷达（SAR）系统中三次相位误差对方位分辨率的限制问题．首先讨论了基于泰勒展开的传统分析方法，然后针对传统分析方法的不足，即泰勒展开式中各项不正交，提出了基于Leg-endre正交展开的新方法，推导了方位分辨率因三次相位误差的影响而受系统参数制约的数学表达式，并给出了具有典型参数的机载和星载SAR的仿真结果．本文的结论可用于SAR系统的设计优化．     

一种基于高阶修正双曲线距离方程的中轨道SAR二维频谱

中轨道合成孔径雷达(MEO SAR)轨道高度高,合成孔径时间长,直线运动轨迹模型下的双曲线距离方程不再适用。针对这一问题,该文提出了一种适用于MEO SAR的高阶修正双曲线距离方程,该距离方程通过引入一线性项和一四次项对双曲线距离方程进行修正,使得其能对MEO SAR真实斜距历程进行四阶精确逼近。在此基础上,采用驻相点近似的方法推导该距离方程下2维频谱的闭合解析解,并结合级数反演法对频谱精度进行分析,发现采用驻相点近似方法得到的频谱精度严格精确到四次相位项,能满足MEO SAR精确成像的要求,为了便于成像算法的设计,该文对2维频谱各部分的空变性进行了分析。最后,仿真结果表明:该文距离方程和频谱精度较高,能实现MEO SAR全孔径精确成像。     

基于运动补偿和正交解耦合的双基SAR成像算法

复杂的应用场景下,平台速度不能保持恒定.加速度的存在增加了双基合成孔径雷达距离和方位向的耦合,使成像处理更加困难.论文提出了一种二维频谱的正交解耦合方法,以解决加速度下的双基SAR成像问题.首先利用Chebyshev多项式将斜距展开成幂级数形式,然后利用驻留相位原理和级数反演法(Method of Series Re-...     

波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响分析

为了定量分析波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响,该文首先建立斜视条件下波束中心近似时运动补偿残余误差的数学模型,其形式类似于斜距误差。随后推导斜视条件下二次斜距误差对干涉SAR的影响,通过仿真验证了理论推导的正确性。最后详细讨论不同波段、斜视角、轨迹偏移、地形变化和斜距情况下波束中心近似对干涉SAR运动补偿后图像质量和相干系数的影响。该文的分析结果为机载重轨干涉SAR数据处理中运动补偿精度的估计提供了技术支持。     

基于Chirp_z变换与方位变标地球同步轨道SAR成像算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)成像距离向处理复杂,方位向空变性强问题,该文提出一种基于Chirp_z变换与方位变标的成像算法。首先在回波模型中考虑停-走-停假设带来的相位误差,然后给出目标点的斜距表达式,并利用泰勒级数对斜距进行了高阶展开,通过级数反演法得到信号频谱表达式,利用高效的Chirp_z变换校正距离走动,简化距离向处理,利用改进的变标因子校正方位向信号一次,二次,三次展开项系数线性时变性,并在方位频域内补偿变标操作引入的相位误差。仿真结果表明该算法能够实现地球同步轨道SAR聚集成像。     

地球同步轨道SAR精确斜距模型研究

由于地球同步轨道SAR(Geo-SAR)较高的轨道高度和较长的合成孔径时间,走-停(Stop-Go)假设所带来的误差必须予以考虑。该文推导并模拟了正圆轨道下地球同步轨道SAR(Geo-SAR)的精确回波延时方程,分析并仿真了其与 走-停模型误差。提出了一种等效中点模型,并通过仿真验证了该模型能很好地拟合精确距离历程。采用基于高阶多普勒参数的多项式拟合对等效中点模型和走-停模型的斜距历程进行展开,借助Legendre正交级数展开定量分析了走-停模型所带来的各个幂次的斜距误差,进而分析了各幂次斜距误差对于聚焦效果的影响。通过点目标仿真证明了走-停模型应用于Geo-SAR的局限性与等效中点模型的有效性。     

星/机双站SAR成像处理技术研究

针对发射机为卫星、接收机为载机且飞行航迹平行模式下的双站SAR,本文建立了回波信号的模型,分析了多普勒调频率、多普勒中心、目标位置、距离弯曲等参数的变化;采用单站SAR等效法推导了回波信号二维频谱,并对单站SAR等效法与距离历程泰勒级数展开法所产生的相位误差进行了比较,进而采用Nonlinear Chirp Scaling(NCS)算法进行成像处理。通过插值校正目标沿方位向出现的几何拉伸形变,采用距离频谱搬移校正目标沿距离向的几何偏差。最后,采用仿真数据验证了本文方法的正确性。