一种改进的星载SAR图像控制点几何校正模型

星载合成孔径雷达(SAR)用电磁波获取地球表面的电子图像。由于是侧视成像,SAR图像固有地含有定位误差,这些误差来源于SAR成像几何、成像模式、散射特性以及图像形成过程。因此,在SAR图像使用中必须考虑这些误差并予以校正。利用先验控制点信息可提高星载SAR图像定位精确度,校正几何畸变。分析了星载SAR图像定位的系统误差传递规律,通过将误差传递特性相似的系统误差源进行等效合并,提出了一种改进的系统误差校正模型,蒙特卡洛(Monte-Carlo)仿真实验验证了新模型具有更高的系统误差校正精确度。     

基于非均匀快速傅里叶变换的SAR方位向运动补偿算法

沿航向的非匀速运动对SAR成像质量有很大影响,而运动补偿后SAR图像存在几何形变,影响子图像拼接和多波段SAR图像融合。当沿航向速度误差较大时,实图像域插值校正后图像残留的几何形变不能忽略。基于上述问题,该文提出一种基于非均匀傅里叶变换的SAR方位向运动补偿算法,算法直接对方位向的非均匀数据进行非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)。该算法的定位误差和几何形变比实图像域插值校正几何形变算法小1到2个数量级,对沿航向速度误差有很强的鲁棒性,补偿后数据的幅度和相位信息都得以保留。SAR仿真和实测数据验证了该算法的有效性。     

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

该文主要讨论了弹载侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正及其误差分析问题。由于要求成像的过程中,弹体的高度在不断减小,SAR图像存在严重的几何失真,该文根据成像过程中的几何关系,说明了采用子孔径RD算法获得的SAR图像几何失真的校正方法,着重对校正后图像的几何失真误差进行了分析,通过成像处理仿真试验验证了几何校正方法以及误差分析的正确性。     

一种俯冲段子孔径SAR大斜视成像及几何校正方法

俯冲合成孔径雷达(SAR)成像由于垂直向下速度的存在,使得沿水平飞行方向不再满足平移不变性,导致常规全孔径成像算法无法直接运用于俯冲段的大斜视子孔径成像。针对这些问题,该文基于俯冲等效平飞模型以及子孔径成像特性提出一种俯冲段子孔径SAR大斜视成像算法 频域相位滤波算法(FPFA)。其创新思想是通过方位频域引入滤波因子校正方位空变。由于俯冲等效平飞模型会造成成像平面的旋转,引起较大的图像畸变,为了解决该问题,该文进一步提出一种基于反向投影的快速几何校正方法,得到近似无畸变或畸变较小的地距图像。仿真和实测数据处理验证该文成像方法和几何校正方法的有效性。     

基于最小熵星载合成孔径雷达电离层效应校正

分析了电离层闪烁效应对低频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)方位向分辨率的影响,并基于相位屏方法进行了仿真研究.结果表明,随着电离层闪烁强度的增强,方位向分辨率逐渐降低,当处于强闪烁条件下时,方位向分辨率严重降低,甚至无法成像.利用最小熵方法对加入电离层闪烁效应误差的一副相控阵L波段合成孔径雷达(Phased Array L-Band Synthetic Aperture Radar,PALSAR)图像进行了校正,仿真试验结果表明,最小熵方法可有效校正电离层闪烁效应造成的方位向分辨率恶化的影响,校正后图像方位向分辨率得到了很好的恢复,接近原始无误差图像方位向分辨率,图像质量明显提高.     

电离层时空变化对中高轨SAR成像质量的影响分析

中高轨道合成孔径雷达(SAR)是下一代星载SAR重要的发展方向之一,电离层影响分析是推动中高轨道SAR系统发展的关键技术。该文针对中高轨道SAR的系统特点,结合电离层时空变化特征,建立了背景电离层对中高轨道SAR系统的影响分析模型,重点分析了背景电离层及其时空变化对中高轨SAR系统图像质量的影响,主要包括距离向和方位向图像分辨率的下降以及图像位移。分析结果表明,电离层及其时空变化对中高轨SAR图像质量产生较为严重的影响,相同电离层条件下,对于分辨率相同的SAR系统,随着轨道高度的增加,电离层引入的误差对距离向分辨率和图像畸变以及方位向分辨率和图像位移产生的影响程度将增大。     

时钟同步对星载多通道合成孔径雷达成像影响

主要分析了时钟同步对方位向多通道星载合成孔径雷达(SAR)成像质量的影响。结合星载多通道SAR系统对时钟同步误差进行数学建模,阐述了时钟同步对星载多通道SAR图像的影响方式。通过数学推导分析了方位向成对回波的幅度及位置,并指出了时钟同步误差对方位向主瓣压缩性能的影响具有周期性,同时还会导致距离向主瓣压缩性能恶化。在此基础上,进一步研究了时钟抖动对成像质量的影响。最后,计算机仿真验证了理论分析结果的正确性。     

调频连续波SAR非线性处理方法研究

合成孔径雷达系统畸变引入的幅相误差严重影响了雷达的成像效果,必须予以校正才能获得高质量的图像。该文针对调频连续波SAR系统频率响应非理想特性引入的幅相误差以及信号扫频非线性误差对系统性能的影响,分析建立了存在系统误差的调频连续波SAR系统回波信号模型,研究了系统误差估计与校正的问题,并考虑小型化调频连续波SAR实时成像处理的需求,提出了一种改进的适合实时成像处理的调频连续波SAR的高精度非线性距离-多普勒成像处理算法。最后,通过理论推导和仿真分析,验证了算法的可行性和有效性。     

相控阵体制SAR系统的误差建模与补偿方法

在基于相控阵天线体制的合成孔径雷达(SAR)系统中,中央电子设备和相控阵天线的非理想特性,会引入幅相误差,造成SAR信号幅相特性畸变,影响SAR图像等数据产品的质量。本文建立了相控阵体制SAR系统误差的模型,并设计了误差校正方法。研究结果表明：雷达中央电子设备的非理想特性会引入固定的幅频、相频误差;相控阵天线的非理想特性所引入的幅频、相频误差会随着波束指向的变化而变化,该误差主要根源于有源器件在不同频点处的性能差异,并会受到T/R模块移相衰减量的调制;可通过测量或分析计算对相控阵SAR的系统误差进行提取,并在SAR成像处理阶段实施误差补偿。     

改进的接收机固定双站NLCS成像方法

该文针对机载双站SAR收、发系统分置的特点,首先建立了接收机静止模式下双站SAR的回波信号模型,然后分析该模式下几何特点、距离徙动及距离徙动差和方位向调频率的变化情况,接着讨论距离多谱勒域距离向调频率的变化情况,并提出了方位向调频率扰动函数的解析表达式,在此基础上结合单站的CS算法实现接收机静止的双站SAR数据聚焦,并对应用此成像算法所得扭曲聚焦图像进行几何校正处理。仿真实验验证了该文提出的方法的正确性和在接收机静止模式下应用此算法处理大测绘带成像的可行性。     

基于空变多项式的高精度重构模型

针对由于合成孔径雷达(SAR)图像几何失真的空变性,传统的多项式模型与距离多普勒模型精度不高的问题,文中提出了结合距离多普勒模型和空变的多项式模型的少量控制点精确重构模型。该模型从距离多普勒方程出发,通过优化地面控制点的方位向分布建立空变的多项式模型,实现SAR图像的高精度重构。实验数据表明:在少量控制点情况下,文中的重构模型精度高于传统的距离多普勒模型和多项式模型。     

俯冲弹道前斜视SAR图像几何校正算法研究

弹载合成孔径雷达(SAR)的成像结果受飞行轨迹的影响,会出现严重的几何失真问题。文中首先根据导弹俯冲运动特点,使用高阶逼近模型建立了SAR的回波模型;然后分析俯冲弹道前斜视SAR的几何关系,利用矢量表达式建立了目标坐标与图像坐标的关系,提出了一种适用于俯冲弹道前斜视SAR图像的几何校正算法;最后通过仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于误差控制的SAR投影失真快速校正算法

随着合成孔径雷达(SAR)技术的发展和广泛应用,为了更准确反映场景信息,几何校正成为SAR图像处理过程中的重要内容.文中根据机载SAR成像机理,分析了引起机载SAR图像几何投影失真的原因,并估算出其失真量,针对传统的非线性校正方法,提出了一种快速高效的基于误差控制的动态分段线性校正算法.该算法在保证SAR图像校正质量的前提下,通过控制SAR图像校正误差,用线性处理取代了非线性逐点运算,使得校正算法的计算复杂度大大降低.文中还从理论上推导出最佳的分段校正长度计算方法,可校正过程中动态调整分段长度,保证校正质量和运算效率.最后通过仿真试验验证了该文法的有效性和实用性.     

同航线双基聚束式SAR宽场景成像算法

该文在现有双基SAR成像研究的基础上,提出了同航线双基聚束式SAR成像的算法。该算法首先对回波信号进行方位预处理实现信号支撑区的不模糊,然后利用传统波数域的成像算法聚焦。该算法较双基极坐标算法有更高的聚焦精度并且没有几何形变。它不仅适用于平行航线的双基成像,其思路也完全适用于其它聚束模式的成像处理。最后通过仿真验证了算法的正确性。     

高分辨率SAR图像舰船目标几何结构特征提取

随着SAR图像分辨率的提高,利用SAR图像进行舰船识别成为遥感卫星获取海洋情报的新途径。几何结构特征是对目标的直观描述,提取方法简单,成为对舰船目标进行初分类的重要依据。本文首先介绍了几种典型的几何结构特征及其计算方法,并分析了它们在舰船识别中的作用,然后介绍了一种基于方位角估计的几何结构特征提取方法:对图像进行预处理抑制旁瓣,利用矩技术估计方位角,旋转目标至水平状态,采用逐步逼近的方法获得最小外接矩形,进而提取其他几何结构特征。实验结果证明本文方法提取的几何结构特征准确度高,算法稳定性好。      

非线性CS算法的前斜视SAR成像

针对SAR的前途斜视工作模式,该文建立了雷达信号的回波模型,详细分析了回波信号的瞬时方位频率和瞬时多普勒频率及距离Chirp斜率对方位频率的影响。然后结合经典的CS算法,提出了一种基于前斜视的改进CS算法,并利用该方法进行了仿真试验。理论分析和仿真结果表明,该方法更符合斜视SAR的几何关系,能有效地进行距离压缩、距离徒动校正和方位聚焦,改善了成像质量。