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。     

一种基于方位谱重采样的大斜视子孔径SAR成像改进Omega-K算法

斜视SAR数据两维波数域支撑区具有斜拉特性,并且斜视角越大,斜拉越明显;在大斜视成像时,常规Omega-K成像直接选取矩形支撑区进行处理,支撑区利用率低,难以满足成像分辨率要求。针对子孔径大斜视SAR数据成像,该文提出一种基于方位谱重采样的改进Omega-K算法。该算法通过坐标轴旋转,实现波数谱支撑区利用率的最大化,针对伴随的方位空变问题,采用方位谱重采样方法校正空变性,实现方位统一聚焦。另外,由于对于子孔径数据处理,考虑位置支撑区受限,不同于传统Omega-K方法,改进Omega-K算法在方位波数域成像,避免了位置域成像需要的大量补零操作,提高了处理效率。点目标数据仿真和实测数据处理验证了该文算法的有效性与实用性。     

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。     

基于奇异值分解的低轨星载双基调频连续波SAR成像方法

该文基于调频连续波(FMCW)信号对低轨星载双基合成孔径雷达(SAR)的成像方法进行研究。星载双基模型具有收发异置、结构灵活的特点,其非线性运动轨迹和双斜距不利于信号频谱的推导和分析。通过引入一个4阶多项式斜距模型对回波信号进行建模,接着用级数反演法得到信号两维频谱的表达式。详细分析高阶多项式系数的空变影响。对距离徙动项进行频域处理,对方位相位采用奇异值分解(SVD)的方法,将方位空变项与多普勒分离开,并引入非线性方位变标函数,通过两次连续的插值和重采样完成方位聚焦。仿真结果证明了该算法的有效性。     

中轨SAR系统设计及关键技术研究

中轨SAR(MeoSAR)作为低轨SAR(LeoSAR)和高轨SAR(GeoSAR)的折中,具有观测范围广、时间分辨率高的特点,是极具应用前景的新型SAR系统。根据中轨SAR的系统特点及优势,对中轨SAR系统设计中的成像体制选择、工作参数选择、成像模式设计等进行了论述。针对中轨SAR系统存在的特殊问题,对中轨SAR的关键技术问题进行分析,提出了基于波束赋形的距离模糊抑制方法和高精度时域成像算法,并对中轨SAR天线设计和空间环境设计的难点进行了总结。研究结果为中轨SAR系统实现及应用提供有益参考。     

SAR图像中运动目标重聚焦改进的最小熵方法

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)利用回波多普勒(Doppler)频移生成高分辨率的SAR图像。高速运动的目标产生额外的多普勒频移,在SAR图像上会呈现出带有拖曳尾迹的散焦图像。最小熵方法是一种无参数的优化方法。该文以图像的信息熵为目标函数,对最小熵方法的优化算法进行了改进,加快该方法对于目标重聚焦的实现速度。该文中用模拟的飞行目标散焦图像进行最小熵优化实现重聚焦,为在SAR图像中快速识别模糊散焦的运动目标提供了一种应用方法。     

基于Spectral—Fit法的星载SAR方位多波束方位向非均匀采样的处理

介绍了方位多波束技术的基本原理，指出了其在星载情况下必然会产生方位向非均匀采样，而非均匀采样会在雷达图像中产生虚假目标。Spectral—Fit法的目的是从原始信号的非均匀样本中得到该信号的真实频谱，为了消除方位向非均匀采样的影响，文中将Spectral—Fit法与方位多波束SAR的成像算法结合，对方位向非均匀采样的目标回波信号进行处理。最后通过计算机仿真验证了该处理的有效性。     

对SAR的方位向间歇采样转发干扰

立足于干扰机天线收发分时体制,研究了方位向间歇采样转发干扰方法。其核心思想是对SAR发射的脉冲串信号进行间歇采样和存储,再经一定处理后恢复为模拟信号在下一个或数个脉冲重复周期转发出去形成干扰,然后利用SAR方位向匹配滤波特性,就可以形成方位向多假目标欺骗的效果,避开了高速采样和同时收发高度隔离的难题。理论分析了方位向间歇采样转发干扰的原理和干扰效果,指出了间歇采样周期、占空比及干扰组数等关键参数对干扰效果的影响,通过仿真实验进行了验证。研究结果表明,方位向间歇采样转发干扰是种有效的、易于工程实现的干扰样式。      

SAR方位向非均匀采样频谱重构算法及误差分析

SAR DPCMAB（方位向多相位中心多波束模式）能够提高方位向采样率,同时却带来非均匀采样的问题,通过频谱重构算法能够有效恢复原信号频谱。但是在SAR传感器运行过程中存在通道特性不一致、采样时刻偏差、噪声等干扰因素,导致重构后的信号出现频谱噪声,重构精度受到影响。文中通过对混叠干扰因素后的非均匀采样LFM信号进行频谱重构,分析各种干扰因素变化与重构误差的关系。通过仿真,得到了干扰条件下的重构频谱,并通过改变干扰条件进一步得到了频谱误差与干扰强度的关系曲线。仿真结果表明．超过一定阈值后,随着干扰强度的增加,重构频谱误差呈线性增长趋势,最终逼近重构前非均匀采样时的频谱误差。     

一种基于高阶修正双曲线距离方程的中轨道SAR二维频谱

中轨道合成孔径雷达(MEO SAR)轨道高度高,合成孔径时间长,直线运动轨迹模型下的双曲线距离方程不再适用。针对这一问题,该文提出了一种适用于MEO SAR的高阶修正双曲线距离方程,该距离方程通过引入一线性项和一四次项对双曲线距离方程进行修正,使得其能对MEO SAR真实斜距历程进行四阶精确逼近。在此基础上,采用驻相点近似的方法推导该距离方程下2维频谱的闭合解析解,并结合级数反演法对频谱精度进行分析,发现采用驻相点近似方法得到的频谱精度严格精确到四次相位项,能满足MEO SAR精确成像的要求,为了便于成像算法的设计,该文对2维频谱各部分的空变性进行了分析。最后,仿真结果表明：该文距离方程和频谱精度较高,能实现MEO SAR全孔径精确成像。     

方位多通道合成孔径雷达数据重建方法

多通道合成孔径雷达可以突破传统SAR不能同时实现高分辨宽测绘带的限制,是SAR发展的必然趋势,在成像处理时,它必须重建方位均匀采样数据。该文提出了一种基于降升调频斜率技术的处理方法,利用线性调频信号特性对方位非均匀数据进行解线性调频处理,然后采用升采样参考函数进行逆解线性调频处理,即完成方位数据的均匀重建。文中给出了信号处理流程,并与重建滤波器组法进行了比较。仿真结果证明了理论分析的正确性。     

基于Chirp_z变换与方位变标地球同步轨道SAR成像算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)成像距离向处理复杂,方位向空变性强问题,该文提出一种基于Chirp_z变换与方位变标的成像算法。首先在回波模型中考虑停-走-停假设带来的相位误差,然后给出目标点的斜距表达式,并利用泰勒级数对斜距进行了高阶展开,通过级数反演法得到信号频谱表达式,利用高效的Chirp_z变换校正距离走动,简化距离向处理,利用改进的变标因子校正方位向信号一次,二次,三次展开项系数线性时变性,并在方位频域内补偿变标操作引入的相位误差。仿真结果表明该算法能够实现地球同步轨道SAR聚集成像。     

A Routing Protocol for Hierarchical LEO/MEO Satellite IP Networks

The rapid growth of Internet-based applications pushes broadband satellite networks to carry on IP traffic. In previously proposed connectionless routing schemes in satellite networks, the metrics used to calculate the paths do not reflect the total delay a packet may experience. In this paper, a new Satellite Grouping and Routing Protocol (SGRP) is developed. In each snapshot period, SGRP divides Low Earth Orbit (LEO) satellites into groups according to the footprint area of the Medium Earth Orbit (MEO) satellites. Based on the delay reports sent by LEO satellites, MEO satellite managers compute the minimum-delay paths for their LEO members. Since the signaling traffic is physically separated from the data traffic, link congestion does not affect the responsiveness of delay reporting and routing table calculation. The snapshot and group formation methods as well as fast reacting mechanisms to address link congestion and satellite failures are described in detail. The performance of SGRP is evaluated through simulations and analysis.Eylem Ekici was with the Broadband & Wireless Networking Laboratory, School of Electrical & Computer Engineering, Georgia Institute of Technology when this work was performed. This work is supported by the National Science Foundation under Grant ANI-0087762.Chao Chen received the BE and ME degrees from Deparment of Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China in 1998 and 2001, respectively. She is currently working toward her Ph.D. degree in the School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA. She is a graduate research assistant in the Broadband and Wireless Networking Laboratory at Georgia Institute of Technology. Her current research interests include satellite and space networks, as well as wireless ad hoc and sensor networks. E-mail: cchen@ece.gatech.eduEylem Ekici has received his BS and MS degrees in Computer Engineering from Bogazici University, Istanbul, Turkey, in 1997 and 1998, respectively. He received his PhD degree in Electrical and Computer Engineering from the Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, in 2002. Currently, he is an assistant professor in the Department of Electrical and Computer Engineering of the Ohio State University, Columbus, OH. Dr. Ekici’s research interests include wireless sensor networks, space-based networks, and next generation wireless networks, with a focus on modeling, multiaccess control, routing and multicasting protocols, and resource management. E-mail: ekici@ece.osu.edu     

基于线性回归的SAR目标方位角估计方法

方位角估计是合成孔径雷达(SAR)图像自动目标识别研究中的一个重要问题。一般而言,基于SAR图像的目标方位角估计方法应满足精度高、速度足够快、对目标部署条件的变化具有一定的稳健性。文中在分析现有的SAR图像目标方位角估计方法优缺点的基础上,给出了一种有效的基于线性回归的SAR图像目标方位角估计方法,并通过对大量实测MSTARSAR图像目标方位角的估计试验,详细分析了该方法对SAR图像目标方位角的估计性能。     

高轨SAR多普勒中心补偿的二维姿态控制方法

该文提出一种高轨SAR多普勒中心补偿的2维姿态控制方法,在保证波束照射到地球表面的前提下,调整波束中心指向将多普勒中心补偿为零。首先分析了无偏航控制、1维偏航控制情况下的多普勒中心,说明了2维姿态控制的必要性;然后根据零多普勒面与地球表面的交线,在卫星轨道坐标系下,得到了在任意轨道位置将多普勒中心补偿为零的波束中心指向的解析表达式。仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于方位向多通道的星载SAR Mosaic模式研究

Mosaic模式是聚束和ScanSAR的混合模式,能同时实现高分辨率和大场景成像。该文提出一种基于方位向多通道的Mosaic模式,将成像场景沿距离向和方位向划分为若干子成像块,各块采用滑动聚束模式独立成像后再进行2维拼接。利用短发射子孔径使系统扫描角显著减小,进而降低系统设计难度,同时也使各子成像块距离徙动量减小;方位向多通道接收能提高系统信噪比,利用空间采样降低脉冲重复频率,更有利于波位选择。