改进FS算法的FMCW TOPS模式成像处理技术

为实现对调频连续波机载SAR TOPS模式沿方位向由后向前匀速扫描在短飞行时间内对方位向宽场景的有效成像,通过分析该模式下回波数据的特点,针对由波束方位向扫描引起的多普勒频率中心变化的问题,提出一种改进的频率变标算法.该算法借鉴基带方位变标的处理思想,在方位向聚焦处理过程中去除了由于波束扫描引起的方位时域混叠现象.最后...     

一种基于非均匀波束扫描的机载TOPS模式性能分析

TOPS(terrain observation by progressive scans)模式通过控制波束以均匀角速度进行扫描实现对方位向大场景的快速覆盖,当扫描角度很大时,场景中目标方位向理论分辨率随扫描角度的变化就不能忽略.为此,针对机载调频连续波SAR系统,分析了TOPS模式工作在大扫描角时目标方位回波的多普勒特性,提出了一种非匀速扫描的TOPS模式波束扫描方案.通过实时调整波束扫描角速度,使场景中方位向不同位置的点目标具有相同的方位向理论分辨率.仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

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.     

星载SAR多相位中心多方位波束技术研究

运用多相位中心多方位波束（MPCMAB）技术能够有效解决条带模式的常规星载SAR系统中方位向分辨率与脉冲重复频率之间的矛盾．通过分析多相位中心多方位波束SAR与常规条带SAR回波数据之间的内在联系，提出了多相位中心多方位波束SAR的回波数据分通道相位补偿和多通道有序组合的成像算法．仿真证明了该技术的有效性．     

一种新的大斜视TOPS SAR全孔径成像方法

针对大斜视模式导致回波信号距离向和方位向耦合严重,循序扫描地形观测模式波束指向的变化导致全孔径回波信号的方位带宽大于系统脉冲重复频率,引起方位谱模糊的问题,提出了一种基于修正距离徙动算法和方位谱分析的全孔径成像算法.对于全孔径数据,首先通过方位预处理获取信号无模糊的二维频谱,然后采用修正距离徙动算法进行距离徙动校正,最后通过谱分析技术和方位去斜技术将信号聚焦在方位频域.仿真实验和实测数据结果验证了该算法的有效性.     

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．     

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。     

基于星载混合相控阵MIMOSAR的多方向测绘带成像及二维DBF处理

为解决图像模糊和图像混叠的问题,提出了将混合相控阵MIMO雷达与SAR相结合(混合相控阵MIMO SAR)的多方向测绘带成像方法,且提出二维数字波束合成(DBF)处理技术以实现无模糊宽测绘带高分辨率成像。首先建立该方法信号模型,推导了混合相控阵MIMO SAR的实际控制矩阵。然后针对多方向成像易造成图像混叠和距离模糊的不足,提出俯仰向自适应DBF算法,实现了图像混叠部分的有效分离且对模糊有很好的抑制。最后利用方位向加权对带外模糊置零。仿真结果表明该二维DBF处理技术的有效性。与星载双向和相控阵多向成像方法相比,该方法工作方式更灵活,能够满足多功能星载SAR的要求。     

非匀速平台SAR成像算法研究

提出一种波数域非匀速平台SAR成像方法．从波数和瞬时斜距的概念出发,通过对回波信号沿非匀速平台方位采样位置进行曲线积分得到理想的回波波数域表达式,再利用常规成像算法进行聚焦成像．该算法适用于任何已知平台方位采样位置的情况,不用进行插值操作,成像精度高．易于和已有成像算法结合．仿真结果验证了算法的有效性．     

一种用于TOPS SAR-GMTI的空时自适应处理方法

针对在循序渐近对地扫描合成孔径雷达(TOPS SAR)模式下静止背景杂波的多普勒带宽很大,在有限的脉冲重复频率(PRF)条件下,会导致背景杂波出现严重的多普勒模糊问题,提出了一种基于谱压缩的空时自适应处理方法进行杂波抑制.经过谱压缩操作后,杂波的多普勒带宽减小到与其瞬时带宽相同,再利用空时自适应处理(STAP)方法进行杂波抑制,使得杂波抑制性能得到明显改善.同时,由于动目标径向速度的存在,会导致其多普勒频谱产生偏移,而直接采用匹配滤波方法对动目标进行聚焦,会造成虚假目标的出现.为了避免出现这一现象,可利用Deramp处理方法对动目标进行聚焦处理,能有效避免虚假目标的产生.同时利用TOPS SAR模式获得连续的重叠率很高的全孔径TOPS SAR图像,可以实现动目标的轨迹跟踪处理.最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性.     

快速的Otsu双阈值SAR图像分割法

在分析SAR图像的统计分布特征的基础上,根据SAR图像自动目标识别对SAR图像分割的要求,提出了一种适合SAR图像的Otsu分割算法。算法首先利用CFAR进行粗分割,然后利用Otsu进行细分割。实验结果表明,该算法分割准确且计算量小,客观评价值较高。     

一种精确的前斜视SAR方位高分辨分析方法

基于前斜视SAR的运动特点和波束在场景平面上的扫描规律，建立了点目标与天线相位中心的瞬时斜距模型，提出了一种新的关于前斜SAR方位向高分辨特征分析的方法，通过对前斜视SAR合成孔径长度及方位分辨特性的研究，给出了合成孔径长度与方位分辨率近似公式的使用条件并作为前斜视SAR较为精确地成像与合理简化数据处理的基本依据．     

一种新的合成孔径雷达三维成像方法

研究了从全极化合成孔径雷达(SAR)图像数据中提取方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维成像。阐述了极化合成孔径雷达三维成像的快速搜索算法,对快速搜索算法作了修正与完善。提出了由Stokes矢量推导的极化椭圆方向角解模糊算法,利用真实的极化SAR图像数据得到了极化三维成像结果;并讨论了极化三维成像对地势场景的要求。     

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.     

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。     

非均匀采样SAR信号的不模糊重构与成像

SAR信号的非均匀采样给信号频谱带来噪声,产生频谱混叠,降低成像质量;在宽幅SAR成像系统中,为了得到高分辨率成像,方位向使用多通道接收技术,会带来非均匀采样问题。该文详细分析了非均匀采样SAR信号的频谱模糊,利用周期性时间偏移频谱重构方法重建信号频谱;依据多通道SAR信号与单通道SAR信号的不同与相关性,使用CS算法完成了多通道SAR信号的成像。仿真试验证明了理论分析的正确性。     

结合非线性GRAPPA与SENSE的并行磁共振成像

针对SENSE并行磁共振成像中采用补零缺失数据方法估计敏感度分布不准确性的问题,提出采用非线性GRAPPA方法估算缺失的K空间欠采样数据.计算并行线圈的敏感度分布,将这些敏感度分布应用于SENSE并行磁共振成像.采用不同加速因子的脑磁共振K空间欠采样数据以验证提出算法的重建性能.实验结果表明,与单一的非线性GRAPPA和SENSE重建算法相比,该混合NLGRAPPA-SENSE算法在加速因子较大时可以重建出更加准确的磁共振图像,具有更低的噪声功率(AP)和更高的信噪比(SNR)性能.     

弹载扫描SAR宽测绘带模式成像方法研究

针对弹载SAR景象匹配制导中匹配概率较低,需要大测绘带图像的问题,提出了通过天线距离向扫描扩大测绘带宽度的弹载扫描SAR宽测绘带成像模式.建立了弹体三维运动下的成像几何模型,给出了目标斜距表达式和回波信号表达式.通过分析扫描造成的线性距离走动空变性与多普勒中心空变性的问题,提出了改进的Range-Dopp ler成像算法,并分析了算法运算量.然后推导了弹体存在侧向移动时的几何校正公式.最后通过仿真验证了所提成像模式和算法的可行性.     

一种高效的非均匀转动目标成像方法

在逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,目标的非均匀转动会造成图像的严重散焦．针对这一问题,提出一种高效的成像方法．该方法首先对同一距离单元的方位向回波数据进行时频分析,接着根据目标转速与尺度变换因子的对应关系,用不同尺度因子对中心时刻的频率分布进行尺度变换构造出参考信号,通过求解各个时刻的频率分布与参考信号的相关系数,估计出目标的旋转速度变化情况,然后沿方位向进行重采样以补偿目标旋转速度变化的影响,最后进行成像处理得到聚焦良好的目标图像．该算法对每个时刻目标转动速度的变化都进行了精确的估计和补偿,因此它适用于转动速度任意变化的情况．另外,该算法需要的计算量较少,适用于实时处理．仿真和实测数据的处理结果验证了该方法的有效性．     

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。