An effective focusing approach for azimuth invariant bistatic SAR processing

This paper proposes a processing method to extend monostatic imaging algorithms for the azimuth invariant bistatic SAR (BISAR) data where the transmitter and the receiver move on parallel tracks with equal velocities. The bistatic range history is approached by a polynomial of the azimuth time. Based on this model, an analytic 2-D signal spectrum derived by the method of series reversion is utilized and a simple one-to-one mapping between the transmitter and the receiver closest ranges is established. In this way, efficient monostatic imaging algorithms which operate in the 2-D frequency domain or the range-Doppler domain are easily modified to handle the BISAR data. In this paper, a chirp scaling algorithm for the BISAR is developed as an application of the new method. By implementing two key operations, range cell migration correction by a chirp scaling, and azimuth compression by a curve fitting technique, this algorithm is able to process the azimuth invariant BISAR data. Simulation results are presented to demonstrate the validity and the efficiency of the proposed algorithm.     

基于二次距离压缩的双基地合成孔径雷达斜视成像算法

根据Tandem模式双基地SAR几何关系及其信号模型,该文给出了一种适用于该模式下的基于二次距离压缩的斜视成像算法,成功地解决了由于接收、发射平台分置而产生的不同于单基地SAR的二次距离压缩、距离徙动校正和方位聚焦问题。仿真表明在任意双基地角情况下,该算法均能得到很好的成像结果。     

基于级数反演法的聚束式广义双基成像算法研究

该文将级数反演法应用于聚束式广义双基成像。对于广义双基,其2维频谱表达式较普通双基更加复杂,很难用精确的解析关系表达,这对后续成像处理造成了极大的困难。通过级数反演法,可以得到信号的2维频谱展开式,在2维频域进行2次距离压缩,同时在距离多普勒域进行距离徙动校正。该算法保留了单基距离多普勒算法的高效性,由于2次距离压缩考虑到了方位向的影响,因此该算法对大合成孔径情况比较适合。用该算法对仿真数据进行处理,得到了良好的成像结果。     

Focusing Bistatic SAR Data Using the Nonlinear Chirp Scaling Algorithm

Bistatic synthetic aperture radar data are more challenging to process than the common monostatic counterparts because the flight geometry is more complicated and the data are usually nonstationary. Whereas time-domain algorithms can handle general bistatic cases, they are very inefficient; therefore, frequency-domain methods are preferred. Several frequency-domain monostatic algorithms have been modified to handle a limited number of bistatic cases, but a general algorithm is sought, which can handle cases such as nonequal platform velocities, nonparallel flight tracks, and high squints. In this paper, we modify the nonlinear chirp scaling (NLCS) algorithm to handle a general case of bistatic data. The key is to use a linear range cell migration correction to reduce the range-azimuth coupling, an NLCS to precondition the data for azimuth compression, and a series expansion to obtain an accurate form of the signal spectrum. The azimuth nonstationarity is handled through the use of invariance regions. Simulations have shown that the modified NLCS algorithm can handle data with more complicated bistatic geometries than the previous algorithms.      

利用一发多收的双基SAR构型解多普勒模糊成像

该文以方位平移不变的双基SAR为研究对象,分析了双基回波多普勒的距离空变性,提出了一种考虑多普勒空变性的双基解多普勒模糊算法。解模糊过程中利用数值计算得到不同距离对应各个多普勒频点模糊分量的导向矢量,然后进行空域滤波实现全多普勒谱的重构。最后结合已有的双基成像算法实现大场景高分辨率成像。数值仿真验证了算法的有效性。     

一般构形双基SAR的chirp-z成像方法

近年来,一般构形双基SAR由于其灵活性等特点,成为SAR的重要研究方向之一,一种典型的一般构形系统就是星一机混合双基SAR.一般空间构形双基SAR由于其具有二维空变性,给成像处理造成困难.针对这一问题,本文分析了基于级数反演法求得的一般构形双基SAR回波二维频率域表达式及其二维空变特性,将此二维频域表达式的相位线性化为目标距离参数和方位位置参数的函数,然后采用两次逆chirp-z处理来解决距离和方位空变问题,由此建立了一般构形双基SAR的chirp-z成像方法.最后通过星-机构形下的仿真验证了此成像方法的有效性.     

星/机双站SAR成像处理技术研究

针对发射机为卫星、接收机为载机且飞行航迹平行模式下的双站SAR,本文建立了回波信号的模型,分析了多普勒调频率、多普勒中心、目标位置、距离弯曲等参数的变化;采用单站SAR等效法推导了回波信号二维频谱,并对单站SAR等效法与距离历程泰勒级数展开法所产生的相位误差进行了比较,进而采用Nonlinear Chirp Scaling(NCS)算法进行成像处理。通过插值校正目标沿方位向出现的几何拉伸形变,采用距离频谱搬移校正目标沿距离向的几何偏差。最后,采用仿真数据验证了本文方法的正确性。      

异构平台双基SAR成像的RD算法

LBF是第一个原理上适用于任意构型双基SAR的点目标二维解析频谱.传统的LBF对于速度差异较大的异种平台构型双基SAR的精度低,无法实现有效聚焦成像处理.本文给出了一种基于加权LBF的双基SAR的RD算法.仿真成像结果验证了所提方法的有效性.     

严格解析谱下同航线双基SAR频率变标成像算法

该文提出一种基于几何关系公式(GBF)方法推导出的TanDEM构形下严格解析双基频谱的频率变标(FS)算法,算法中半类双基角的求解过程不再需要进行数值计算,提高了成像的处理效率;不同于已有的双基成像算法,完全精确的双基谱使其不受基线长和作用距离比值大小的影响,可以进行长基线甚至极限基线长情形下的数据处理,仿真数据验证了该文算法的有效性;数值方法和该文所提方法成像效果的对比实验表明所提算法可以取得和熟知的计算量大的数值计算方法几乎完全相同的成像效果,进一步表明了该文方法的有效性和可行性。     

An Omega-K Algorithm With Phase Error Compensation for Bistatic SAR of a Translational Invariant Case

This paper first shows the 3-D property of bistatic synthetic aperture radar (BiSAR) geometry, which clarifies that the algorithms for bistatic SAR should be deduced in 3-D space. It then models the bistatic echo according to the 3-D geometry and obtains the signal spectrum in the wavenumber domain. Based on the spectrum, the formula for the wavenumber-domain interpolation of the omega-K algorithm is deduced, and the residual phase is obtained. Then, the impacts of the residual phase, including position displacement, range, and azimuth defocusing, and a constant phase for each pixel, are explicated. Finally, the simulating results exhibited at the end of this paper validate the correctness of the analysis and the feasibility of the algorithm.      

机载串行双站斜视合成孔径雷达ELBF-CS成像算法

在机载串行双站斜视合成孔径雷达模型基础上,用收发载机多普勒贡献比为加权系数推导了点目标回波的扩展Loffeld频谱公式（ELBF）。以场景中心点目标双站扭曲项近似场景中各点目标双站扭曲项,再对频谱公式中剩余相位项做Taylor展开推导距离变标因子,构建了基于ELBF的串行机载双站斜视SAR的chirp scaling (CS)成像算法。算法在二维频域内补偿双站扭曲项,利用CS方法校正点目标距离徙动得到成像结果。考虑到双站回波距离空变性的影响,分析了宽场景成像数据距离向分块的准则。算法基于更高精度的点目标二维频谱公式,用CS方法提高成像效率,成像处理过程更简捷高效,最后通过仿真验证了算法在处理串行机载双站斜视SAR数据的有效性。      

基于相位近似的双基地SAR波数域成像算法

双基地SAR系统的目标回波信号斜距历程与单基地SAR存在本质差异,因而单基地成像算法无法直接应用于双基地系统。为此该文提出对双基地SAR点目标脉冲响应函数二维频谱的相位项做一阶近似,由此推导出双基地SAR波数域成像算法。通过对点目标与面目标的成像仿真得到的成像结果及其质量评估指标表明:该算法可以在大基线长度、大斜视角的情况下实现高分辨成像。     

星/机双基地混合滑动聚束式SAR距离-多普勒成像算法

该文提出了星/机双基地混合滑动聚束式SAR的距离-多普勒成像算法。文中首先通过级数反演法得到了此双基构型下场景目标的2维频谱,并通过解析近似得到随距离空变的频谱表达。在此基础上,提出了先根据谱分析技术对回波信号进行方位去混叠处理,再进行2维频域处理得到全孔径聚焦的双基地SAR 距离-多普勒成像算法。该算法不需要进行子孔径分块和插值操作,运算量小,效率高。最后通过仿真实验验证了算法的有效性。     

非移变模式机载双基地SAR成像算法及实验结果

该文通过对机载双基地SAR非移变几何模型的分析,建立了双距离变量域的回波信号模型,由于回波数据是在距离和域,该文推导了距离和变量与双距离变量的转换关系,解决了该模型向距离和变量域转换的问题;提出了适用于非移变模式的变多普勒参数的双基地RD算法,并对该算法中引入变多普勒斜率所存在的误差进行了仿真分析。最后通过双基SAR仿真及实测数据处理,证实了算法的有效性,并与常规RD算法进行了比较,显示了该方法的优越性。     

斜视SAR成像的逆变标傅立叶变换算法

逆变标傅立叶变换（ISFT）算法在二维频域内利用ISFT的逆变标特性对SAR回波的距离徙动进行校正,提高了距离徙动校正的精度和计算效率,成为一种重要的频域类成像算法。本文对该算法的处理过程进行了研究,重新定义了用于距离压缩的调频率表达式,使其能够包容二次距离压缩,又进一步修正了ISFT运算中距离频率的一次项系数,使改进的ISFT算法能够适应斜视SAR数据处理的要求。仿真实验验证了这种改进的ISFT算法在处理斜视SAR数据时的有效性。      

A Comparison of Point Target Spectra Derived for Bistatic SAR Processing

The existence of a double hyperbola in the bistatic range equation makes it difficult to find an exact analytical solution for the 2-D point target spectrum. Several approximate solutions for the spectrum have been derived and used to focus bistatic synthetic aperture radar data. In this paper, we establish the relationship between three independently derived bistatic point target spectra. The first spectrum is Loffeld's bistatic formula, which consists of a quasi-monostatic and a bistatic phase term. The second spectrum makes use of Rocca's smile operator, which transforms bistatic data in a defined configuration to a monostatic equivalent. The third spectrum is derived using a power series—called the method of series reversion (MSR). The MSR spectrum is the most general among the three. This paper shows that this spectrum can be reduced to the same formulation as the former two when certain conditions are met. In addition, a new approximate spectrum is derived using a Taylor series expansion about the two stationary phase points of the transmitter and receiver. We also give an alternative geometrical proof of the relationship between Rocca's smile operator and Loffeld's bistatic deformation term. The accuracies of the point target spectra are demonstrated using simulations of an X-band bistatic airborne radar with a fixed baseline.      

基于运动补偿和正交解耦合的双基SAR成像算法

复杂的应用场景下,平台速度不能保持恒定.加速度的存在增加了双基合成孔径雷达距离和方位向的耦合,使成像处理更加困难.论文提出了一种二维频谱的正交解耦合方法,以解决加速度下的双基SAR成像问题.首先利用Chebyshev多项式将斜距展开成幂级数形式,然后利用驻留相位原理和级数反演法(Method of Series Re-...     

稀疏正则化在双基地ISAR距离成像中的应用

双基地逆合成孔径(ISAR)成像中,一维距离像的分辨率因双基地角的存在而下降,为解决此问题,研究了双基地ISAR的一维距离成像算法。在分析复基带回波稀疏特性的基础上,将一维距离像的生成问题转化为噪声环境下信号的稀疏分解问题。利用可任意调节的时延单元构建冗余基,基于L曲线准则估计正则参数,最后利用推广的正则化FOCUSS算法估计复基带回波的稀疏分解系数,并据此生成目标的一维距离像。一维距离像分辨率取决于构建稀疏分解冗余基的延时单元,据此解决了双基地角对距离分辨率的限制问题,仿真实验验证了算法的有效性。     

基于双基地海洋回波谱仿真数据的海浪波数谱反演

该文首次基于微扰法导出的非后向散射系数及在此基础上得到的双基地海洋回波谱仿真数据,采用Howell算法进行海浪波数谱的反演以及有效波高和风速信息的提取。文中补充了Howell算法应满足的条件,明确了Howell算法中矩阵奇异值个数r的选择原则。反演结果表明,风向趋于时,有效波高和风速反演误差会减小;根据不同海态(风速或有效波高)选择合适的工作频率可减小反演误差。在工作频率和矩阵奇异值个数选择合适时,有效波高反演误差小于3%,风速反演误差小于1%。     

适于大斜视角的星载双基地SAR波数域成像算法

本文提出一种星载双基地SAR(Synthetic Aperture Radar)等效平行轨迹距离模型,计算表明该模型误差远远小于直接基于多普勒参数的二阶距离模型.基于该距离模型提出一种星载双基地SAR波数域成像算法,能在大斜视角、高分辨率情况下精确成像.最后对仿真点目标双基地回波进行成像处理,结果与基于二阶距离模型的成像算法相比较,证明了本文等效距离模型和成像算法的优越性.