距离向多孔径接收宽测绘带SAR三种成像算法比较

文章扼要阐述了距离向多孔径接收宽测绘带合成孔径雷达(multi-aperture wide-swath Synthetic Aperture Radar, MAWS-SAR)的基本原理,比较了三种距离向多孔径接收宽测绘带SAR的成像算法A、B、C.算法A是先从混叠信号中分离出每个子测绘带各自的回波信号,再作距离向压缩;算法B是先作距离向压缩,再分离出每个子测绘带各自的回波信号;算法C与算法A基本相似,只是分离信号时用了特别定义的权矩阵.文章对这三种成像算法进行了具体研究,并进而得到了一些结论.     

距离向多孔径接收宽测绘带SAR系统信噪比分析

基于距离向多孔径接收的宽测绘带合成孔径雷达(SAR)方法在理论和仿真上已经被证明是一种精度较高,应用前景较好的宽测绘带SAR方法。在以往的研究中对该方法的信噪比分析只是通过矩阵的条件数来定性地分析系统的信噪比,这样就得不出信噪比的定量解析表达式,也无法给出系统信噪比的最优设计准则。本文通过Vandermonde逆矩阵的解析表达式推出了系统信噪比的解析表达式,证明了系统信噪比的极限值,并且给出了系统信噪比的最优设计准则。最后给出了几个符合信噪比最优准则的系统方案,并计算了系统信噪比改善曲线,验证了最优准则的正确性。     

基于方位向波束扫描的宽测绘带SAR方法研究

宽测绘带合成孔径雷达(SAR)是目前SAR研究的一个热点问题，在需要全球动态观察或高重复周期观察局部地区的应用中都希望能进行宽测绘带成像。在宽测绘带SAR方法中的关键问题是如何在混叠的信号中提取出各个子测绘带的回波，在现有的宽测绘带SAR方法中多数是基于距离向多波束、距离向脉冲编码、距离向自适应聚焦等方法区分各个子测绘带的回波。文中提出了一种基于方位向波束扫描的宽测绘带方法，可以在方位向频谱上区分各个子测绘带的回波，从而在保持SAR分辨率的情况下扩展测绘带。     

高分辨率宽测绘带星载SAR距离向DBF处理

该文在研究星载SAR使用距离向数字波束形成(DBF)实现宽测绘带的基础上,通过理论推导和仿真分析了仅做时域加权DBF处理对成像结果幅度和分辨率的影响,并进一步针对DBF-SAR扫描接收方式研究了4种适用于不同发射信号脉宽的距离向DBF处理方法。仿真验证了4种处理方法在各自的前提下能有效实现距离向宽测绘带接收。     

宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案研究

环视扫描合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）可以实现广域观测,但测绘带宽受到最小天线面积的限制,对此提出了一种宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案。该方案引入了ScanSAR的波束扫描思想,在雷达天线作圆锥扫描的同时,由近及远地对多个距离子带进行分时扫描。给出了天线在这种扫描方式下的驻留时间分配准则,分析了成像参数间的依赖关系。基于子孔径成像、几何失真校正和图像拼接的一系列成像算法对该宽测绘带方案进行了点目标和面目标仿真实验,结果表明在保证成像质量的前提下,测绘带宽能得到显著的增加。     

一种多通道SAR高分辨率宽测绘带成像算法

合成孔径雷达采用多个天线可以实现高分辨率、宽测绘(HRWS)带成像,增强信噪比,改善动目标检测时的模糊抑制性能。以HRWS成像为目的,该文提出了一种将接、收阵元的双通道数据映射成单通道数据的算法。该算法在二维频域可以根据平台速度变化,进行相位校正。并且在方位向只需一次傅里叶变换,因而具有较高的运算效率。性能分析和仿真结果表明了算法的有效性。     

FDA-SAR高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法

由于多普勒模糊和距离模糊的制约,星载合成孔径雷达（SAR）成像方位高分辨率和宽测绘带成像之间存在严重的矛盾.针对这一问题,该文提出了基于频率分集阵列（FDA）SAR系统的高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法.该方法基于FDA的距离维可控自由度,利用FDA发射导向矢量的距离和角度二维依赖性,在空间频率域实现距离模糊回波的分离并对不同距离模糊区域分别进行成像处理,解决了星载SAR成像测绘带宽对方位高分辨率的制约问题.仿真实验验证了所提方法的正确性和有效性.     

高分辨率宽测绘带Scan SAR压缩感知成像算法研究

高方位向分辨率和宽测绘带对合成孔径雷达（Synthesis Aperture Radar, SAR）系统设计提出了矛盾的要求。为获得高分辨率宽测绘带地面图像,提出了一种基于扫描模式SAR（Scan SAR）及压缩感知（Compressive Sensing, CS）理论的解决方法。Scan SAR可获得宽测绘带,然而各子测绘带方位向照射不完整,导致了低的方位向成像精度。所提出的方法首先对子测绘带数据进行方位向补零,并完成距离压缩和距离徙动校正;在方位向有效数据行中进行随机取样构成新的数据矩阵;根据取样指标集构建合理的重建矩阵,通过ROMP算法重建出完整的方位向点目标位置信息;通过子测绘带图像拼接,即可获得高分辨率宽测绘带地面图像。仿真结果表明了所提出方法的有效性。      

星载多站方位多通道高分辨宽测绘带SAR成像

结合数字波束形成技术,星载方位多通道合成孔径雷达(SAR)系统可以克服最小天线面积限制,实现高分辨宽测绘带(High Resolution and Wide Swath, HRWS)SAR成像。结合多站SAR系统即可实现高分辨干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR, InSAR)地形测绘。该文通过分析星载多站模式下各接收通道接收回波的信号模型,推导得到了其相对于参考接收通道接收回波的通用相位补偿公式,该公式同时补偿了由沿航向和垂直航向基线引起的相位误差,然后对基于最优Capon法的多相位中心解模糊成像的保相性进行了分析证明,由此得到了解模糊后每个方位时刻回波所对应的卫星轨道信息,为后续干涉处理及目标定位等奠定基础,最后利用地球椭球模型仿真的星载双通道多普勒模糊回波数据验证了该文方法的有效性。     

一种应用在多孔径宽测绘带SAR中的CS算法

多孔径接收宽测绘带SAR方法是一种较先进的高精度宽测绘带SAR成像方法。这种方法要求先对距离向信号压缩然后用反解矩阵求出各个测绘带的信号,然后再进行方位向聚焦。RD算法应用在这种成像方法比较方便,但是在星载SAR成像中大多用精度较高、运算量较小的CS算法。CS算法要求先进行方位向FFT而不是距离向压缩,所以不能直接应用在这种成像方法中。该文提出了一种基于CS算法的多孔径成像算法,可以很方便应用于多孔径接收宽测绘带SAR,并进行了计算量和误差分析,给出了仿真结果。仿真结果证实了本文所述方法的有效性。     

高分辨率宽观测带星载SAR技术研究

星载合成孔径雷达因其全天候、全天时的侦察性能,倍受军事和民事应用关注,目前高分辨率宽观测带SAR是星载合成孔径雷达研究的热点问题,在需要进行全球大范围动态监视或高重访周期观测的局部热点地区的应用中都希望能够采用高分辨率宽观测带成像。在讨论多种用于实现宽观测带SAR的系统技术的基础上,提出一种基于方位向多波束和距离向波束扫描方法的高分辨率宽观测带星载SAR系统设计方法,并结合一个设计实例,详细分析系统性能和设计时应注意的若干问题。     

一种新的机载圆轨条带SAR成像方法

圆轨条带合成孔径雷达(SAR)是近年来提出的一种新的SAR成像模式,与传统的直线轨迹条带SAR和凝视SAR存在相似之处,但也有其自身的很大区别。文中对圆轨条带SAR几何关系和成像原理进行了分析和推导,并结合机载平台的运动特性,提出了结合运动补偿的圆轨条带SAR成像算法,对运动误差的影响和成像性能进行了分析。最后,通过计算机仿真实验和实测数据处理验证了本文所提方法的可行性和有效性。     

高分辨率星载聚束式SAR的 Deramp Chirp Scaling成像算法

基于两步处理算法和Chirp Scaling算法,提出一种适用于高分辨星载聚束式合成孔径雷达(SAR)的Deramp Chirp Scaling(DCS)算法.该算法结合了谱分析(SPECAN)算法和Chirp Scaling算法的优点,算法先采用具有固定多普勒调频率的deramp处理实现方位的粗聚焦,消除了星载聚束式SAR特有的方位频谱混迭现象,然后应用Chirp Scaling原理实现距离的精确聚焦,并补偿deramp处理引起的方位相位误差,实现方位精聚焦.基于斜视等效距离模型,该模型更好地拟合了星载聚束式SAR的空间几何关系,推导了DCS算法,给出了实现步骤,整个算法无需任何插值操作,只需复乘和FFT即可完成.该算法适用于宽测绘带高分辨率星载聚束式SAR的精确成像处理.最后,通过计算机仿真,验证了算法的有效性.     

星载SAR数字成像的实现方法

本文提出了一种高分辨率星载合成孔径雷达(SAR)数字成像处理的实现方法。利用美国海洋观测卫星SEASAT-A录取的雷达原始数据进行了计算机数字成像,成像规模为距离向2048个距离门,方位向两个合成孔径,其成像面积约为38km×34km,得到了分辨率约为25m×25m高质量的雷达图像,成像结果证明了本文所提方法的正确性。     

一种合成孔径雷达参数化自聚焦的新方法

当合成孔径雷达(SAR)成像场景的低对比度下降时,现有SAR自聚焦方法的性能通常会随之下降甚至失效,并且由于缺乏“背景”的数学模型,自聚焦参数估计的极限性能通常是不能解析表达的。本文基于时成像场景中散射成分的分析,将SAR在短相干处理间隔中的慢变时间信号分解为目标、杂波和噪声三类独立的散射成分,得到了SAR慢变时间信号的一种参数化的统计模型。与现有的通过强散射成分的参数反演实现自聚焦的方法不同,本文通过估计模型杂波成分实现自聚焦,因此新方法尤其适用于低时比度场景。本文还推导了新方法的内在精度限制,以确定其在实际应用中的参数选择。最后,实际的SAR自聚焦结果证明了本文提出的新模型和新方法的有效性。     

合成孔径雷达的Chirp Z成像算法研究

基于Chirp Z变换的合成孔径雷达成像算法是一种重要的频域类成像算法,文中对该算法进行了研究.首先给出时频域的算法表示,以及二维频域聚焦函数和新的相位补偿因子;其次推导了Chirp Z成像算法和常用Chirp Scaling成像算法在聚焦处理上的等效性,并对两种算法进行了比较分析.最后用点目标仿真和实际数据成像处理的结果验证了所述内容的有效性.     

双基地合成孔径雷达的扩展ETF成像算法

本文详细研究了双基地合成孔径雷达的等效单基地成像模型,在此基础上提出了一种适用于双基地SAR的扩展ETF(Exact Transfer Function)成像算法.在原有单基地ETF算法的基础上,新算法采用由双基地成像几何关系所确定出的新的方位聚焦相位函数,算法的计算流程及效率和单基地SAR的ETF成像算法相同,优点是不需要任何的插值计算,论文同时讨论了算法的适用条件.最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

多子阵合成孔径声纳逐点成像算法

合成孔径声纳(SAS)中信号传播较合成孔径雷达(SAR)需要更长的时间,往往“停一走一停”近似不再有效,测绘带内不同距离回波到达基阵时,基阵存在不可忽略的运动;同时测距、测速模糊矛盾的问题较SAR更为突出。本文针对这一情况,在原有多子阵逐点成像算法的基础上,研究了基阵的运动误差,提出了多子阵合成孔径声纳带运动补偿的逐点成像算法。