合成孔径雷达数据压缩算法性能分析

随着合成孔径雷达(SAR)向高分辨率、宽测绘带和多模式方向发展,星载SAR系统存在高数据率下传和处理的问题.原始数据压缩成为减小数据率的重要手段.文中在详细分析SAR原始数据压缩算法性能的影响因素的基础上,从工程应用的角度结合高分辨率SAR实际数据.从原始数据域和图像域等方面对目前存在的BAQ、AP和WT-AP等6种SAR原始数据压缩算法的性能做了深入的比较分析,为星载合成孔径雷达系统设计提供有益的参考.     

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...     

俯仰向数字波束形成技术对SAR系统性能的影响分析

俯仰向数字波束形成(DBF)是实现高分辨率宽测绘带星载SAR系统的关键技术。该技术可以生成能够灵活控制的高增益窄波束用于回波信号的接收,从而提升SAR系统性能。该文在研究俯仰向DBF技术应用于宽测绘带SAR系统的基础上,重点分析了俯仰向DBF技术对系统性能指标的影响,推导了基于俯仰向DBF技术的系统等效后向散射系数(NESZ)和距离模糊比(RASR)的表达式,并且将阵列信号处理中的零点指向技术应用于SAR,使得系统在接收目标信号的同时抑制模糊区方向的回波,显著地提高了系统的距离模糊指标。仿真结果表明,俯仰向DBF-SAR系统的性能相对于传统单通道系统具有明显的优势。     

星载DPCMABSAR系统主要性能指标分析

星载分离相位中心方位多波束合成孔径雷达可以同时实现方位向高分辨率和宽测绘带成像。分辨率、测绘带宽度、模糊度和作用距离等性能指标是系统设计的目标,同时也是用户最为关心的指标。通过对这种新体制SAR技术原理进行分析,并参照常规SAR上述指标的定义,给出了DPCMABSAR系统的分辨率、测绘带宽度、模糊度和作用距离等性能指标的计算公式,可用于系统工程设计时参考。同时计算结果与常规SAR对照,进一步体现了DPCMAB技术的优势。     

基于柱形抛物面天线的MIMO SAR研究

为了实现星载合成孔径雷达(SAR)的高分辨率宽测绘带成像,该文提出一种基于柱形抛物面天线的多发多收合成孔径雷达系统(MIMO SAR)。根据对系统结构和短偏移正交(STSO)发射波形的分析,该文给出该系统的具体处理方法。基于柱形抛物面天线易于在俯仰向形成高增益窄波束的优势,该系统能够利用数字波束形成技术对不同波形回波数据进行有效分离,从而获取更多的方位向等效相位中心。通过方位向多通道数据重构处理,成像场景回波数据可利用传统成像算法进行成像。仿真结果表明,该系统能够确保MIMO SAR的成像质量,并具有良好的成像性能。     

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。     

调频连续波SAR方位多波束成像

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)结合了调频连续波和合成孔径雷达的双重优点,不但体积小、造价低廉,而且还可以高分辨率成像.在无人机和临近空间飞行器的应用方面前景广阔.对于常规SAR,方位分辨率和宽测绘带的矛盾限制了其更广泛的应用,且FMCW载波泄露问题影响其探测距离从而影响测绘带.为此,以距离多普勒成像算法为基础,探索使用多相位中心方位多波束技术实现FMCW SAR的高分辨率宽测绘带成像,最后通过仿真验证了方位多波束成像方法的有效性.     

星载SAR技术的发展趋势及应用浅析

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)作为一种主动式微波成像传感器,能够不受天气、气候以及光线的影响,可以全天时、全天候地成像,因此,星载合成孔径雷达已发展成为一种不可或缺的对地观测工具。随着技术的进步,未来星载SAR将实现高分辨率宽测绘带、低成本、小型化、多基多模式微波成像,并具有地面运动目标指示的能力,在最小的成本下获得最丰富的地物信息。这迫切需要星载SAR系统在新模式、新体制、新技术方面取得重大突破。该文将围绕星载合成孔径雷达技术发展现状及未来趋势展开论述。      

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.     

一种新的MIMOSAR/MTI空时等效重构方法

多输入多输出合成孔径雷达(MI MO SAR)是一种新体制的成像雷达。针对高空高速平台的SAR系统方位向口径(或方位向分辨率)和作用距离的设计矛盾,采用MI MO体制有效地解决了PRF设计的问题。并针对多通道MTI模式提出了一种新的MI MO SAR空时等效重构方法,使得系统有效地兼顾了SAR模式和MTI模式。与常规的SAR/MTI系统相比,MI MO SAR/MTI系统在SAR模式下可以实现远距离高分辨率宽观测带成像;在MTI模式下,可以实现远距离运动目标探测,且具有高的运动目标检测性能和定位精度。     

用于高分辨率宽测绘带SAR系统的SAR/GMTI处理方法研究

随着科技的不断发展,高分辨宽测绘(High-Resolution and Wide-Swath, HRWS)SAR成像已经越来越受到人们的关注,具有地面动目标指示(Ground Moving Target Indication, GMTI)功能的SAR成像系统因其具有对静止场景进行高分辨成像和动目标检测能力在很多军用和民用领域受到广泛运用。具有HRWS成像能力的沿方位多通道SAR系统,其可以有效地解决高分辨和低脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF)的矛盾,该矛盾在HRWS成像处理过程中经常遇到。由于方位空域自由度可以用来进行杂波抑制,因此多通道构型具有提供GMTI潜能。该文提出一种新的杂波抑制和动目标的成像方法,使得在低PRF的HRWS系统进行SAR成像的同时可以完成动目标的检测与成像处理,而不需要单独的高PRF系统操作模式。      

基于Relax算法的星载高分宽幅成像方法研究

现代星载合成孔径雷达(SAR)系统要求同时具备高分辨率和宽测绘带的能力,而传统单通道星载SAR系统在分辨率和测绘带两个重要指标之间存在固有矛盾,因此方位向多通道的方法被提出并用于解决上述问题。该文在分析方位向多通道回波模型的基础上,结合Relax算法的特点,提出了一种基于Relax算法的星载SAR高分宽幅(HRWS)成像方法,并给出了新方法的详细迭代流程。通过点目标回波仿真,并与传统的方位向多通道HRWS重建方法进行对比,验证了新方法的可靠性和有效性。     

基于特征分解的方位向多通道SAR相位失配校正方法

作为实现高分辨率宽幅成像的重要技术手段之一,方位多通道合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)近年来得到了广泛的研究与发展。在进行多通道数据重建之前,通道之间的传输特性必须校正一致,以避免图像中出现严重的虚假目标。在多通道SAR数据处理中,精确的基带多普勒中心估计对系统的通道失配校正和高分辨率成像具有非常重要的意义。但是单一通道数据的多普勒频谱混叠制约了传统基带多普勒中心估计算法在方位多通道SAR系统中的应用。基于特征分解处理,该文提出一种新的基带多普勒中心估计方法。该方法在推导过程中考虑了波束指向存在斜视的影响,能够实现方位多通道SAR系统基带多普勒中心和通道间相位误差的鲁棒估计。仿真实验和C波段方位向四通道机载SAR实验数据处理分析验证了算法的有效性。      

HRWS SAR图像舰船目标监视技术研究综述

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是实现舰船目标监视应用的重要遥感手段之一。高分辨率宽测绘带(High Resolution Wide Swath, HRWS) SAR 能够同时获取方位向高分辨率和宽测绘带SAR数据,为SAR图像舰船目标监视带来了新的机遇和挑战。该文综述了国内外SAR图像舰船目标监视技术研究现状,总结了舰船监视对SAR成像系统基本性能要求,结合HRWS SAR成像特点,分析了舰船目标监视面临的关键技术问题,重点介绍了研究小组在HRWS SAR图像舰船目标检测、特征提取、分类识别等关键问题的解决方案和初步研究成果,并指出需进一步研究的方向。      

SAR图像质量外场试验与评估技术

SAR图像质量评估是评判SAR系统性能的关键指标,常用SAR图像质量评估参数包括目标分辨率、峰值旁瓣比和积分旁瓣比等。首先介绍了SAR图像质量评估参数的定义;其次分析了SAR图像质量评估参数测试误差,给出了单个角反射体时积分区间对积分旁瓣比的影响,以及多个角反射体时图像质量评估参数测试误差,并进一步给出了定标场地设计要求;最后介绍了SAR图像质量评估软件系统。SAR图像质量评估技术研究已在SAR系统试验中得到应用,开发的评估软件系统在sAR图像质量评估中具有一定的推广价值。     

数字阵列合成孔径雷达

回顾了数字波束形成（DBF）技术与合成孔径雷达（SAR）逐步结合的技术发展进程,讨论了DBF技术在SAR系统的典型应用模式、性能改善和功能提升,分析了DBF SAR系统构成及工程实现的主要技术问题,并提出了相应的解决方案。     

FM-CW SAR距离徙动算法研究

FM-CW SAR是一种新近被提出来的雷达成像体制,它结合连续波与合成孔径成像技术,具有结构简单、体积小、重量轻和分辨率高等一系列优点。文中结合调频连续波特性与合成孔径雷达工作特点,对调频连续波合成孔径雷达波数域成像算法进行了研究。推导了调频连续波信号的波数域模型,研究了调频周期内平台连续运动对调频连续波合成孔径雷达波数域模型的影响,进而提出了一种适用于调频连续波合成孔径雷达的改进距离徙动算法,并通过仿真验证了改进算法的有效性。     

无人机载微型SAR系统设计与实现

针对无人机微型化发展对合成孔径雷达（SAR）系统的微型化需求,该雷达系统设计方案采用调频连续波体制、功能及系统一体化、射频直接调制及数字解调和芯片化设计等技术,降低了系统复杂度,减少了系统的体积、重量和功耗,实现了小体积、轻重量、低功耗的微型 SAR系统。分析了调频连续波体制SAR的成像算法及其地面动目标显示（GMTI）处理技术。通过微型 SAR系统在小型无人机平台上的飞行试验,试验结果验证了系统的有效性和可行性。     

基于改进MNE算法的动目标检测技术

在多通道SAR/GMTI系统中,对各通道回波数据分别成像后采用最小范数特征相消法(MNE)进行二维自适应处理,可以有效地宾现杂波和干扰的抑制,提高动目标检测性能,但算法运算量较大,不利于实时处理.首先对MNE基本原理进行分析,在此基础上,将近似投影子空间跟踪(PAST)技术引入到MNE中,提出了一种基于PAST的MNE算法用于多通道SAR动目标检测.与常规的MNE算法相比,新算法抑制杂波性能相当,但运算量有所降低,最后利用实测数据验证了该算法的有效性和优越性.     

一种子空间投影的高分辨宽测绘带SAR成像通道均衡方法

结合数字波束形成技术,多通道SAR可以有效克服天线最小面积的限制,从而实现高分辨率宽测绘带的合成孔径成像。然而通道之间的幅相误差以及基线误差等因素严重影响数字波束形成解模糊操作。该文提出了一种针对高分辨宽测绘带(HRWS)的多通道SAR通道间误差校正方法。该方法考虑了通道误差的多普勒空变性,利用信号子空间和噪声空间的正交性实现对包括基线误差,阵元误差等综合通道间幅相误差的快速优化估计。实测数据验证了方法的有效性。