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。     

星载MIMO-SAR与距离向DBF相结合系统研究

 将星载MIMO-SAR系统与距离向数字波束形成技术相结合,设计了DBF-MIMO-SAR系统,能够解决星载MIMO-SAR系统距离模糊较大的问题.该系统方位向各孔径不是同时发射信号,而是按照一定的时间顺序,顺序发射.接收回波时,各孔径同时接收,在距离向使用DBF技术,分离回波信号和抑制距离模糊.同时分析了DBF-MIMO-SAR系统主要系统参数,包括脉冲重复频率、孔径间发射脉冲延时、雷达方程、数据率.仿真结果表明,该系统能有效地实现高分辨率宽测绘带模式,减小距离模糊和方位模糊.     

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。     

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...     

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。     

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。     

星载多通道高分辨率宽测绘带SAR系统运动目标检测方法

该文针对星载多通道高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统,提出一种新的运动目标检测方法。该方法首先利用波束形成方法进行杂波抑制,然后对运动目标的斜距历程进行拟合得到运动目标的运动方向。接着对杂波抑制后的数据进行聚焦处理,得到模糊的运动目标图像,并利用恒虚警检测技术检测得到所有的模糊运动目标。最后根据模糊图像的空间关系和估计出的运动方向检测出真实目标。星载仿真数据验证了该方法的有效性。     

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。     

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。     

多通道高分辨率宽测绘带SAR系统杂波抑制技术研究

对于多通道高分辨率宽测绘带合成孔径雷达(HRWS SAR),为了实现高分辨宽覆盖测绘能力,每个子孔径的回波信号均存在多普勒模糊,因此现有的杂波抑制方法不能有效的抑制杂波。针对这一问题,该文提出一种新的杂波抑制方法,并给出了对应的双门限CFAR检测方案。首先,借鉴数字波束形成(DBF)解多普勒模糊的思想,提出将自适应DBF技术应用于杂波抑制。然后,分析其存在的问题,并给出改进方案。改进方案可以降低杂波抑制所需要的自由度(DOFs),解决运算量与估计精度之间的矛盾问题。最后,仿真结果验证了该文方法的有效性。     

星载高分辨率宽幅成像技术分析

从星载合成孔径雷达的分辨率与成像幅宽的关系出发,分析了2种高分辨率宽幅成像技术的基本原理,其中一种可以实现高分辨率条带成像模式;另一种可以实现高分辨率马赛克成像模式.并提出了各自需要解决的关键技术.最后,通过2种技术的性能比较,指出了各自的应用范围.     

周期性非均匀采样实现星载SAR高分辨宽测绘带成像

针对单通道星载SAR系统高分辨与宽测绘带之间的矛盾,该文提出了一种周期性非均匀采样的解决方法。该方法利用非均匀的方位采样,避开距离盲区的重叠,使得相同距离单元的盲区最多出现在一个采样通道内;然后利用方位采样的周期性,构造出等效的多通道数据,通过多通道解模糊的方法实现方位信号频谱恢复。文中还详细分析了非均匀采样的优化设计方法。最后仿真实验验证了该文方法的有效性。     

聚束式SAR的宽场景成像算法

 提出了基于SPECAN处理的宽场景聚束式SAR成像算法.首先对距离Dechirp后的信号在方位上作谱分析(SPECAN)处理消除方位模糊并对信号支撑区进行伸缩与平移变换,二次相位补偿后选择合适的插值方法恢复信号理想支撑区,最后二维IFFT成像.讨论并给出了算法对脉冲重复频率选择的限制.仿真实验验证了该方法的有效性.     

未来星载SAR技术发展趋势

星载合成孔径雷达(SAR)以卫星等空间飞行器为运动平台,具有全天时、全天候、全球观测能力,已成为一种不可或缺的对地观测手段。当前,我国星载SAR已实现分辨率从米级到亚米级、系统体制从正侧视条带向方位扫描聚束、从单通道向多通道、极化方式从单一极化到全极化的技术跨越。随着技术的不断进步,未来星载SAR将在体制、概念、技术、模式等方面取得突破,包括高分辨率宽幅成像、多基地、轻小型化、智能化等,从而不断拓展星载SAR的观测维度,实现多维度信息获取。该文将围绕星载SAR的技术发展趋势展开论述。      

星载SAR技术的现状与发展趋势

纵观星载合成孔径雷达技术的发展历程,其发展趋势已经从传统的单项技术突破转变为概念体制的更新。各种面向新型应用的新体制、新模式不断出现,推动着星载 SAR 技术蓬勃发展。该文在介绍欧美等国星载 SAR 技术发展现状的基础上,分析未来星载SAR 技术的发展趋势,重点探讨星载 SAR 技术在面向高分辨率宽覆盖对地观测、多方位角信息获取、高时相信息获取、3维地形测绘及图像质量提升等方面的发展。     

基于加速度斜距模型的大场景超高分辨率星载SAR成像方法

在大场景超高分辨率星载合成孔径雷达(SAR)中,等效速度在方位向上的空变性会导致方位散焦,此时传统的双曲线斜距模型已经不再适用,针对这个问题,该文提出一种新的加速度斜距模型,该模型可以把速度的方位空变特性考虑在内。在此模型的基础上,该文还给出了相应的信号处理和成像方法,首先通过方位时域重采样消除速度的方位空变性,然后在2维频域去除三次项和四次项误差,最后再采用距离徙动算法(RMA)进行成像。仿真实验的结果证明了新的加速度斜距模型和成像方法的有效性。     

一种星载多通道高分辨率宽测绘带SAR系统通道相位偏差估计新方法

方位多通道合成孔径雷达(SAR)可有效地抑制多普勒模糊以实现高分辨率宽测绘带(High-Resolution Wide-Swath HRWS)成像。通道间幅相误差将影响多普勒模糊抑制性能。基于星载SAR系统回波特性雷达回波在多普勒带宽外的能量通常远小于多普勒带宽内能量,该文提出一种多通道HRWS SAR系统通道间相位偏差估计新方法。该方法假定多普勒带宽外的信号近似为零,将单星多通道HRWS SAR系统相位偏差估计问题转换为恒模二次规划问题,然后利用经典二次规划问题求解方法特征值松弛法(Eigen-Value Relaxation, EVR)及半正定松弛法(Semi-Definite Relaxation, SDR)求解该问题,获取HRWS SAR系统通道间的相位偏差估计值。理论分析结果表明,该文算法可视为一种自适应加权最小二乘相位偏差估计算法。多通道SAR仿真实验结果验证了该文算法的有效性。     

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。      

基于频谱偏移的GEO星机多基SAR提高距离分辨率方法

该文给出了发射端固定的单发多收地球同步轨道(GEO)星机多基SAR几何模型,推导了不同接收端回波之间的频谱偏移.基于该频谱偏移,提出了通过合成不同接收端的频谱实现提高距离分辨率的方法.详细分析了谱合成过程中产生的重叠干扰项,及其对距离分辨率的影响,并提出了权值滤波的方法进行抑制.最后通过仿真验证了方法的有效性.