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.     

临近空间慢速平台SAR地面动目标检测与成像

临近空间慢速平台SAR具有生存能力强、持续工作时间长、机动性能好等特点。该文提出了一种临近空间慢速平台SAR地面动目标检测与成像方法。由于平台运动速度较慢,地面静止杂波多普勒展宽较窄,有利于将地面杂波与动目标回波进行分离。首先利用多普勒滤波器实现地面动目标回波与静止杂波的分离,提取出动目标回波;然后将一阶Keystone变换与变分辨多普勒调频率估计方法相结合,在动目标速度未知的情况下完成距离走动校正和距离弯曲校正,解决了动目标回波距离徙动校正难的问题。利用估计出的多普勒调频率设计出方位压缩函数进行方位聚焦,从而完成动目标的检测与成像。该方法不仅适用于地面慢速运动目标,同时也适用于快速运动目标。计算机仿真验证了该方法的有效性。     

双站SAR图像几何失真校正方法研究

针对双站合成孔径雷达(SAR)中由于发射机、接收机斜视角和速度的不同导致获取图像存在几何失真的问题,提出了一种基于坐标尺度变换的双站SAR图像几何失真校正方法．首先根据双站SAR的几何关系,详细分析了目标的斜距历程．采用等效相位中心原理,将双站SAR模型等效于单站SAR模型,结合RD成像算法,建立了几何失真校正的数学模型．最后通过该数学模型,对静止二维点阵目标的成像结果进行了几何失真校正,校正结果与地面设定的场景完全一致,从而验证了该校正方法的有效性和正确性．     

基于FMCW的弹载SAR俯冲成像方法研究

调频连续波合成孔径雷达具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在精确制导领域具有较大的应用潜力。针对俯冲运动状态下弹载FMCW SAR运动特点,提出了一种弹载FMCW SAR俯冲成像方法,在时域完成距离走动校正后,采用级数反演的方法推导了FMCW SAR回波信号精确方位多普勒频域表达式,通过对多普勒频域表达式的分析,构造相应的补偿函数完成目标的二维成像。最后点目标和场景目标仿真实验验证了理论分析与该成像方法的有效性。     

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。     

弹载SAR图像几何失真校正方法

探讨了装载在导弹上的侧视合成孔径雷达（SAR）在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正问题．根据导弹在要求合成孔径雷达成像期间内的飞行特点．建立了SAR工作的空间几何模型；由于成像过程中．弹体高度不断减小．SAR图像存在严重的几何失真．根据成像过程中的几何关系，提出了采用子孔径RD算法获得的SAR图像几何失真的校正方法，通过仿真验证了该方法的正确性．     

一种距离向偏移的SAR运动补偿方法

分析了载机距离向偏移对SAR图像质量的影响，提出了一种距离向非定点的运动补偿方法。建立了距离向偏移的回波信号模型。通过分析回波信号存在距离向偏移时的频谱得出距离向偏移对SAR图像的影响。即当载机沿正弦曲线运动时，SAR图像主瓣峰值降低，并且有成对回波产生。将运动误差分解为与斜距无关量和有关量，对无关量进行补偿，利用合理近似，对有关量进行补偿。该方法不但可以补偿景物中心的运动误差，而且可以补偿整个距离向的运动误差。仿真结果验证了该方法的可行性。     

一种高精度的DBS图像拼接算法

由于载机平台的非理想运动(载机姿态与载机位置的变化),多普勒波束锐化(Doppler Beam Sharpening, DBS)图像的拼接质量受到较大影响．笔者建立了一种针对运动误差的仿射校正模型,并在此基础上提出一种基于仿射变换的DBS图像校正拼接算法．该算法首先对载机姿态与载机位置引起的误差同时进行校正以消除子图之间的错位与间断,然后对子图像进行拼接．仿真结果与实测数据表明,该算法在不增加计算复杂度的前提下,可有效校正载机的运动误差,实现DBS子图的高精度拼接．     

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。     

调频连续波(FMCW)聚束式SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波表现形式,对基于调频连续波的聚束式SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而影响方位聚焦．对于方位频谱混叠的问题,采用方位预滤波处理,通过插值实现采样率的提高,由于预滤波可以实现方位的块压缩,实际中的方位向点数并没有明显增加,最后基于FS算法完成残余聚焦,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性．另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,分析了其对成像造成的影响,并给出了相应的补偿方法．     

多波段SAR系统动目标检测和参数优化设计

针对传统单通道合成孔径雷达(SAR)动目标检测中存在的不足,提出了一种基于多波段的单通道SAR运动目标检测方法,该方法对方位抽取得到的两个等效通道数据进行杂波抑制,然后结合Keystone方法实现动目标的检测、参数估计与定位．并提出了多波段SAR系统参数优化设计的方法,该方法可以克服传统动目标检测系统中的速度盲区问题,从而有效提高波段的利用率和动目标的检测概率．仿真实验验证了所提方法的有效性和可行性．     

Motion compensation approach for wide-swath missile-borne SAR imagery

In wide-swath missile-borne synthetic aperture radar (SAR) imaging, the range-variant residual phase modulation, which is introduced by the presence of trajectory deviations, will seriously degrade the focusing quality of the final image. To deal with this problem, a motion compensation approach for missile-borne SAR is proposed. In the approach, the signal model of motion error for diving movement is established. Then, according to the inertial navigation system (INS) information, the range-variant residual Doppler rates of the echoes are extracted by using the Doppler rate estimation, on the basis of which the corresponding phase error can be calculated and compensated. Simulation results show that, by using the proposed approach, the influences of the motion error on focusing are greatly reduced with the well focused image obtained.     

Three-dimensional scattering center modeling and a fast SAR simulation method for ship targets

The direct SAR imaging method has a low efficiency when used for realizing the target echo simulation and SAR imaging,which will meet,with difficulty,the requirement of rapid SAR generation in the closed-loop verification process of sea detection guidance.In this paper,we propose a SAR simulation method based on three-dimensional(3D) scatter centers.First of all,the 3D scattering centers of a ship target from different perspectives are obtained by the 3D fast imaging based on the ray tube integral and 3D scattering center extraction based on the CLEAN algorithm.Then,the target SAR echo data and image aggregation processing are quickly calculated to obtain the SAR complex image through the geometric modeling of SAR imaging from the corresponding perspective.The method makes comprehensive use of electromagnetic scattering center extraction and complete SAR processing flow,which can significantly improve the efficiency and flexibility of target imaging simulation under the condition of maintaining the electromagnetic calculation accuracy.The calculation accuracy,efficiency,and flexibility of the proposed method are verified by taking a typical ship target as an example.     

利用回波数据的高分宽测机载SAR运动误差提取方法

为实现高分辨宽测绘带SAR成像,提出一种基于回波数据的高分辨宽测绘带机载SAR运动误差提取方法,有效弥补了基于惯性测量单元/全球定位系统(INS/GPS)提取的运动误差精度低的问题.首先采用一种基于图像对比度最优的方法对SAR回波数据进行相位误差估计,然后利用加权总体最小二乘(WTLS)基于空变相位误差模型反演运动轨迹误差,最后利用得到的轨迹信息实现空变相位误差的补偿和残余距离徙动校正.实测数据处理结果证明该方法有效,相比传统自聚焦算法具有更高的估计和补偿精度.     

毫米波小斜视SAR垂直航向运动分析与补偿

In millimeter wave high resolution SAR imaging, the existing squint SAR cross-track motion compensation algorithm brings into a phase error of more than π/4 during the imaging process. The phase error would worsen the compensation effect. This paper transforms the squint slant range with the motion error into the side-looking slant range. We adopt the side-looking cross-track motion compensation algorithm to cross-track motion compensation. The proposed algorithm works well on the millimeter wave real data in the 10° squint angle and the results are better than those obtained by existing algorithms in the same squint angle.     

条带式合成孔径声呐相位梯度自聚焦算法

相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种稳健的高分辨SAR相位校正方法,在SAR领域得到广泛应用;但PGA是针对聚束式合成孔径雷达提出的,不能直接用于条带式合成孔径声呐,为补偿小运动误差对合成孔径声纳图像造成的影响,文中考察了条带式合成孔径声呐运动误差模型和聚束合成孔径声呐运动误差模型之间的内在关系,推导了条带式合成孔径声呐的误差模型,提出了把相位梯度自聚焦应用到条带式合成孔径声呐的相应方式.首先,将条带式合成孔径声呐的成像沿方位向分割为有重叠的小的条带,然后,用聚束式PGA算法分别对各分块后的图像进行自聚焦处理,最后将各聚焦后的分块图像以适当的方式拼接在一起形成新的图像,从而实现条带模式合成孔径声呐的PGA处理.水池数据的处理证实了本文方法的可行性和有效性.     

基于几何特征信息融合的SAR图像目标识别

几何特征是进行合成孔径雷达图像目标识别的重要依据,根据检测后的高分辨率合成孔径雷达目标图像,分析并且提取其典型几何特征,然后依据所得到的结果进行特征级的融合识别。首先运用二次距离法构造分量识别器,然后采用绝对多数投票法进行集成,最后结合专家系统分析得到基于目标典型几何特征的识别结果。经数据实验验证,该方法具有良好的可靠性和准确性。