基于三维等距球体解析模型的俯冲段大斜视SAR成像算法

当合成孔径雷达(SAR)工作在俯冲段大斜视模式时,面临着斜视角沿距离向空变、距离-方位耦合严重以及3维速度与加速度带来扰动等问题,导致回波存在着严重的距离徙动(RCM)和多普勒相位的2维空变。针对这些问题,该文构建了一种用于精确描述俯冲段大斜视SAR回波距离-方位空变特性的3维等距球体解析模型。基于该模型,提出一种去除方位空变残余高阶RCM的校正方法,并重新推导了去除多普勒相位方位空变的频域拓展非线性变标(FENLCS)方法,结合子孔径处理方式解决了SAR工作在俯冲段大斜视模式下所面临问题。理论分析和仿真结果证明,该文构建的模型对于回波的距离-方位空变特性有着更精确的描述,且所提算法具有更好的成像效果。     

基于三维等距球体解析模型的俯冲段大斜视SAR成像算法

当合成孔径雷达(SAR)工作在俯冲段大斜视模式时,面临着斜视角沿距离向空变、距离-方位耦合严重以及3维速度与加速度带来扰动等问题,导致回波存在着严重的距离徙动(RCM)和多普勒相位的2维空变.针对这些问题,该文构建了一种用于精确描述俯冲段大斜视SAR回波距离-方位空变特性的3维等距球体解析模型.基于该模型,提出一种去除方位空变残余高阶RCM的校正方法,并重新推导了去除多普勒相位方位空变的频域拓展非线性变标(FENLCS)方法,结合子孔径处理方式解决了SAR工作在俯冲段大斜视模式下所面临问题.理论分析和仿真结果证明,该文构建的模型对于回波的距离-方位空变特性有着更精确的描述,且所提算法具有更好的成像效果.     

基于Keystone变换和扰动重采样的机动平台大斜视SAR成像方法

加速度和下降速度的存在使机动平台大斜视SAR的成像参数存在明显的2维空变性,严重影响场景的聚焦深度。针对这个问题,该文提出了一种基于Keystone变换和扰动重采样的机动SAR成像方法。首先,通过距离走动校正和去加速处理实现距离方位解耦以及方位频谱去混叠,然后采用方位时域的Keystone变换校正空变的距离徙动;在方位压缩过程中,通过引入时域的高阶扰动因子去除多普勒参数的2阶及3阶方位空变性,然后通过方位频域的重采样处理去除多普勒参数的方位1阶空变性。所提方法能够有效校正距离徙动轨迹和方位聚焦参数的2维空变性,实现机动平台大斜SAR的大场景成像,仿真分析验证了所提方法的有效性。     

基于运动补偿的弹载前斜视SAR成像算法

曲线轨迹下的弹载合成孔径雷达(SAR)前视成像算法校正了方位时不变运动误差,忽略了时变运动误差,造成成像质量下降。针对这一问题,该文提出一种基于运动补偿的前斜视成像算法。首先将加速度分解成前向加速度和径向加速度,然后将径向加速度分解为成像平面内的加速度和垂直于成像平面的加速度,经过分析可知,对成像质量起决定作用的是成像平面内的加速度,该文通过矢量方法将其补偿。此外,对于加速度带来的较大的距离徙动,通过级数反演法求出信号的2维频谱,然后结合非线性频调变标(NCS)算法进行校正,取得了良好的效果。最后通过仿真实验证明了所提算法的有效性。     

基于子图像变标的非线性轨迹SAR成像及其自聚焦方法

合成孔径雷达(SAR)的非线性轨迹运动可能会在雷达回波信号中引入严重的二维空变特性,因此基于方位平移不变性假设的传统频域成像算法不再适用于非线性轨迹SAR的高精度成像。现有非线性轨迹SAR成像算法通常采用复杂的非线性变标(NCS)校正回波信号的方位空变特性,然而NCS参数过多导致算法复杂,使得其当存在较大平台运动测量误差时无法与现有自聚焦算法有效结合。针对该问题,该文提出一种基于子图像NCS的非线性轨迹SAR成像及其自聚焦方法,在保证成像精度的前提下能够减少NCS的参数数量,更有利于后续的自聚焦处理。仿真与实测数据处理验证了所提方法的有效性。     

俯冲段大斜视SAR子孔径成像二维空变校正方法

俯冲合成孔径雷达(SAR)常采用大斜视子孔径成像来满足平台机动性和处理实时性;而大斜视模式下距离方位的严重耦合、斜视角沿距离向的空变及3维速度和加速度的存在会导致距离包络和方位相位的2维空变,严重影响成像质量。针对这些问题,该文提出一种新的两级频域滤波算法,在预处理后,首先引入第1级频域滤波因子以校正距离包络沿方位位置的空变以实现距离徙动统一校正,然后采用第2级频域滤波校正方位多普勒参数的空变实现方位相位统一聚焦。仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于俯冲模型的频域距离走动校正NLCS-SAR成像算法

弹载SAR末制导阶段的高速、俯冲、大斜视等特点使得常规SAR成像算法失效,为此,该文首先建立了精确的俯冲SAR回波信号模型,并根据大斜视下距离徙动主要由距离走动构成这一特点,先行补偿距离走动以使大斜视成像转化为等效小斜视或正侧视成像,简化后期成像处理,而后再利用方位向非线性变标方法解决补偿距离走动带来的多普勒调频率随方位时间空变问题,使得同一距离门的方位压缩可在相同参数下进行,从而有效增大方位向的聚焦深度。仿真实验验证了算法的有效性。     

结合方位空变补偿的大斜视SAR误差估计方法

大斜视合成孔径雷达(SAR)成像中距离方位信号的强耦合性给成像处理带来困难,现有SAR成像算法常采用线性走动校正来降低其耦合性,该处理方法在一定程度上简化了后续成像处理的同时也带来方位相位空变问题。现有成像算法对方位相位空变校正均假设在无运动误差的理想条件下,未能考虑方位空变相位对运动误差估计的影响。针对该问题,文中首先从多角度详细分析了线性走动校正以及方位空变相位对方位运动误差估计的影响,提出一种结合方位空变相位补偿的大斜视SAR成像运动误差估计方法,保障了后续的成像处理、提升了整体成像质量。仿真和实测数据处理验证了该算法的有效性。     

基于局部直角坐标和子区域处理的弹载SAR频域成像算法

针对弹载SAR平台非直线轨迹运动和大斜视成像的特点,该文提出一种基于局部直角坐标和子区域处理的频域成像算法。对大斜视成像模式,采用局部直角坐标系建模的方法,使距离走动校正后的方位信号具有更高的近似精度;为精确补偿包络和相位的方位空变,采用子区域成像的方式,可显著提高场景边缘处的聚焦质量;将各子区域图像校正至统一的地面坐标系下,即可得到最终的SAR图像。点目标仿真和实测数据验证了所提算法的有效性。     

基于多普勒重采样的恒加速度大斜视SAR成像算法

针对机动平台大斜视(HS) SAR存在的方位相位系数空变特性,该文提出一种基于多普勒重采样的改进谱分析(SPECAN)成像方法。首先,对于恒加速度HS SAR,给出了一种正交坐标斜距模型,可以处理传统方法中距离走动校正(RWC)引起的坐标旋转,解决了斜距模型与信号之间的失配问题。在此基础上通过方位多普勒重采样校正相位系数的空变性,并且结合SPECAN技术实现方位向聚焦。最后,通过仿真数据验证了该文算法的有效性,与参考算法相比该文方法聚焦质量有明显提升。     

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-...     

基于方位非线性变标的弹载SAR下降段成像算法

俯冲下降阶段,弹体自身较大的俯冲下降速度和加速度导致SAR回波信号方位不变性的假设不再成立,给SAR成像处理带来困难。针对该问题,该文提出了一种基于方位非线性变标的弹载SAR下降段成像算法。结合级数反演,在2维频域完成距离徙动校正和距离脉冲压缩之后,通过方位向上的非线性变标操作,补偿空变的多普勒调频率,从而较为有效地改善了方位聚焦深度和聚焦质量。数据仿真验证了算法的有效性。     

一种弹载侧视SAR大场景成像算法

导弹的俯冲加速运动所带来的较大距离徙动使得SAR成像难度较大。该文根据弹载SAR平台的运动特点,使用高阶逼近模型建立了SAR的回波信号模型。考虑到大场景下的距离空变问题,对目标斜距随时间的变化进行了详细的分析。结合级数反演法,得到了弹载SAR回波信号的2维频域的精确表达式。基于此式,提出了一种适用于弹载SAR俯冲加速运动下的大场景成像算法。理论分析和实验结果表明,该算法对较大场景取得了较好的成像效果,距离向和方位向分辨率都达到了理论分辨率。     

基于Legendre正交分解的曲线运动轨迹SAR的频域算法

高分辨率是合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）成像技术的重要指标.由于加速度的存在,SAR平台呈现曲线运动轨迹.结合SAR系统几何模型,提出了一个曲线运动轨迹斜距模型及其Taylor展开式,推导了曲线SAR回波信号精确的二维频谱表达式.复杂的斜距历程导致SAR回波信号产生了更为复杂的高阶二维耦合现象,利用Legendre正交多项式分解二维频谱,以解除耦合现象,由此推导出相应的频域算法,得到良好的聚焦效果.通过与Taylor展开二维频谱频域算法的仿真结果对比,Legendre多项式改善了聚焦性能.     

基于恒加速度模型的斜视SAR成像CA-ECS算法

针对空载SAR俯冲模式下的高精度运动补偿方法进行研究,推导了恒加速度运动条件下的等效斜视距离模型,基于该模型推导出Extend Chirp Scaling相位补偿因子的数学表达式,提出了一种CA-ECS(Constant Acceleration ECS)算法.该算法的相位补偿因子包含多个方向速度和加速度参数,能够实现恒加速度条件下的运动补偿,是一种通用性强、适用面广的子孔径成像算法.计算机仿真结果表明本文使用的等效斜视距离模型的误差较小,CA-ECS算法能有效地完成加速度运动补偿.     

On the Relative Importance of Motion-Related Contributions to the SAR Imaging Mechanism of Ocean Surface Waves

The relative importance of the various motion-related contributions to the SAR imaging mechanism of ocean surface waves is studied by using two-dimensional Monte Carlo simulation techniques. It is shown that for wind waves the often-observed stretching of the peak wavelength and the rotation of the spectral peak toward the range direction is caused by both the degradation in azimuthal resolution and the nonlinearity of the velocity bunching mechanism. The distortion of the SAR image spectrum relative to the ocean wave spectrum due to the degradation in azimuthal resolution is mainly caused by the spread of the radial facet velocities within a SAR resolution cell. The effect of the radial orbital acceleration arising from the long waves of scales larger than a SAR resolution cell on the nonlinearity of the SAR imaging mechanism is small. It is argued that the effect of the wave motions on the SAR imaging mechanism cannot always be reduced to a linear azimuthal low-pass filter acting on the ocean slope spectrum. In those cases where the imaging is nonlinear, the ocean wave spectrum cannot be retrieved from the SAR image spectrum by applying linear inversion techniques. For swell imaging, the nonlinearities are usually less strong because swell spectra have a narrower width than wind spectra. Computer simulations of SAR imaging of fully developed wind seas with different peak wavelengths and propagation directions are presented.