调频连续波SAR实时成像算法研究

调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave, FMCW)体制与合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)的结合,推动了小型化、低功耗、低成本、高分辨率成像雷达的快速发展。该文建立了FMCW SAR的信号模型,统一了FMCW SAR频域算法的理论表达;结合运动补偿处理,以减小系统计算量为出发点,提出了一种简化的实时成像流程,并在理论上对简化过程引入的相位误差做出细致的理论与量化分析。仿真实验验证了该文所提简化流程的适用性。     

FMCW SAR相位梯度自聚焦算法研究

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点.在SAR成像中,相位误差是成像质量下降的主要原因.针对FMCW SAR的特点,分析了二阶相位误差对成像质量的影响,然后以二阶相位误差为例建立了存在相位误差的FMCW SAR信号模型,研究了适合于FMCW SAR的相位梯度自聚焦算法,仿真结果表明该算法能够校正相位误差的影响,提高了成像精度.     

弹载调频连续波合成孔径雷达大斜视成像方法研究

弹载调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW SAR)在大斜视工作模式下,导弹的连续运动会在距离向产生多普勒频移,导致距离向频谱偏移及方位像散焦,高速运动及大斜视角还会引入一个二次相位误差,影响距离像的聚焦.通过推导分析弹载FMCW SAR大斜视回波信号的波数域表达式,提出一种弹载FMCW SAR大斜视成像方法,在二维波数域完成了多普勒频移校正、二次相位误差补偿和距离徙动校正,很好地改善了成像质量.仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性.     

结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理

低频机载UWB SAR实现高分辨成像需要大积累角和长孔径,实时成像面临大数据量和大运算量的挑战;此外,较长的孔径时间内载机运动比较复杂,增加了实时运动补偿的难度。本文讨论了机载UWB SAR实时成像的子孔径NCS算法,分析了其降低数据量和提高成像精度的改进措施;然后讨论了基于运动测量数据的实时运动补偿方案,利用实时PRI调整补偿前向运动误差,并在实时成像流程中嵌入视线运动误差补偿环节。在上述分析的基础上,提出了结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理流程。最后,给出了实际飞行实验中机载UWB SAR的实时处理结果,证明本文所提流程可以满足机载UWB SAR处理实时性以及处理精度的要求。      

基于单特显点调频连续波阵列SAR系统幅相误差校正方法研究

调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)阵列合成孔径雷达系统(SAR)将FMCW体制与阵列SAR技术相结合,在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。但是,实际调频连续波阵列SAR系统中不可避免地存在调频率非线性误差和多通道幅相误差问题,如不校正会造成雷达图像质量降级。该文建立考虑上述误差的信号模型,并针对该模型提出一种基于单特显点回波数据的误差校正方案和成像处理流程,最后通过仿真和实际数据处理验证了所提方法的有效性。     

高波段SAR与UWB SAR运动补偿效果分析

对于相同的分辨力要求,高波段SAR合成孔径较短,因此运动补偿处理相对较为容易,而超宽带(UWB)SAR,却需要较长的合成孔径,运动补偿处理难度较大.本文分析了高波段SAR和UWB SAR的特点,采用同一次飞行试验中高波段SAR和UWB SAR实测数据,提取出基于多普勒调频率的运动补偿前后高波段SAR和UWB SAR图像中点目标的相位误差及其频谱,分析了运动补偿的效果,得出了基于多普勒调频率的运动补偿对高波段SAR和UWB SAR聚焦性能的改善程度.     

一种用于宽带机载SAR的空变相位误差补偿算法

该文提出了一种用于机载合成孔径雷达(SAR)的方位向空变相位误差补偿算法。传统的机载SAR运动补偿技术只补偿方位向相位误差的空不变分量,而常常忽略空变分量。对于高分辨率宽带SAR,传统的运动补偿算法由于没有补偿空变相位误差,不能满足分辨率要求。该文提出的子孔径算法通过在距离-多普勒域将SAR数据分为若干子孔径,每个子孔径数据进行单独的相位误差补偿,从而实现了空变相位误差的补偿。在传统的运动补偿处理中嵌入该算法可以大大提高SAR图像方位向分辨率。     

调频连续波SAR非线性误差的开环校正方法

针对FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) SAR(Synthetic Aperture Radar)调频非线性误差对一维聚焦性能影响和该误差校正问题,该文引入VCO(Voltage Controlled Oscillator)调频非线性高阶误差模型,从理论推导、定量分析了调频非线性误差对信号的具体影响.在VCO工作稳定、随时间电漂移度较小的前提下,提出了一种基于开环的FMCW SAR非线性校正方法.该方法首先一次补偿谐波误差,以信号压缩指标性能最优为收敛准则,通过迭代来校正因输入电压的更新和VCO电漂移及热噪声而引起抖动的高阶误差,进而对信号的调频非线性进行校正.信号仿真和实测数据处理结果表明该方法能对FMCW SAR信号源的调频非线性误差进行稳健、有效的校正,并且与传统的开环软件校正方法相比,该方法无需构建复杂的误差模型,具有简单、经济、运算量较小等优点.     

基于非理想运动误差补偿的SAR地面运动目标成像(英文)

传统的SAR地面运动目标成像算法主要集中在距离徙动校正和目标的运动参数估计上.但在SAR实测数据处理中,非理想运动误差补偿对动目标聚焦成像质量至关重要,而且该误差既不能通过固定的SAR运动误差补偿算法来补偿,也无法通过采用自聚焦技术解决.该文根据含有非理想运动误差的SAR运动目标回波信号模型,对影响动目标多普勒中心的两类非理想运动误差进行深入分析,提出一种将INS惯导数据与距离走动轨迹相结合的非理想运动误差补偿算法,并通过实际数据和计算机仿真数据验证了该算法的有效性.      

调频连续波合成孔径雷达回波建模与信号分析

从调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW SAR)回波信号表达式出发,首先深入分析FMCW SAR回波信号特点,得到了FMCW SAR准确信号模型与瞬时频谱,并应用于Dechirp接收,得到Dechirp接收信号的等效模型;其次将FMCW SAR信号模型与传统脉冲SAR接收信号模型对比,揭示出FMCW SAR脉内雷达的连续运动对回波信号的影响;最后定量地分析其对图像重建的影响程度,继而揭示出在FMCW SAR中"停走停"假设能否被忽略.仿真结果验证了本文分析的有效性和准确性.     

改进的机载阵列调频连续波合成孔径雷达前视成像方法

机载阵列前视合成孔径雷达(SAR)信号模型中忽略载机速度会影响成像。针对该问题,在调频连续波(FMCW)SAR信号模型中考虑了载机速度,分析了载机速度的影响和载机连续运动引入的多普勒频率偏移的特点,结合Frequency Scaling算法,研究了机载阵列FMCW SAR前视成像。成像仿真和性能参数分析表明:改进方法可精确实现载机运动条件下的FMCW SAR前视成像。     

Waveform-Diversity-Based Millimeter-Wave UAV SAR Remote Sensing

To integrate a synthetic aperture radar (SAR) into an operational unmanned airborne vehicle (UAV), it should be as small as possible to meet stringent limitations of size, weight, and power consumption. It appears that the novel combination of millimeter-wave frequency-modulated continuous-wave (FMCW) technology and SAR techniques can provide an optimal solution. However, some efficient techniques should be applied to resolve range/Doppler ambiguities in FMCW UAV SAR systems. As such, a technique of waveform-diversity-based millimeter-wave UAV SAR imaging is presented in this paper. Along with the described system concept and signal model, the performance of the diversified waveforms evaluated by their cross correlations is detailed. As the conventional stop-and-go approximation is not valid for FMCW SAR, a modified wavenumber-domain algorithm with a consideration of continuous antenna motion during transmission and reception is derived. This imaging algorithm is validated with computer simulations. Furthermore, one parallel direct-digital-synthesizer-driven phase-locked-loop synthesizer with adaptive nonlinearity compensation, which has been validated by the experimental results, is proposed to obtain a millimeter-wave FMCW signal with fine frequency linearity.      

基于频率变标的调频连续波SAR成像算法

给出了一种改进的频率变标算法,该算法适用于处理距离解线调后的调频连续波SAR数据。对调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了信号的特征,揭示了平台的连续运动在距离向产生了一个多普勒频移的特性,应用频率变标技术,在频域完成补偿。实测数据处理结果表明,该算法能得到较好的成像结果。     

多旋翼无人机载SAR视线向运动误差补偿方法

多旋翼无人机载合成孔径雷达(SAR)相较于传统的固定翼机载SAR具有轻便易携带、使用方便等优点,然而它也更易受气流扰动影响,误差空变性更强,这对运动补偿提出了很高的要求.本文建立了调频连续波体制下加入视线向误差后的SAR信号模型,推导了调频连续波体制下正侧视SAR的两步运动补偿法,指出了该方法以及其改进方法运用在多旋翼...     

LFMCW SAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达（LFMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系。在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。     

直升机载高分辨调频连续波旋转式SAR成像算法研究

本文提出一种新的基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）的直升机载旋转式合成孔径雷达（Rotating Synthetic Aperture Radar,ROSAR）成像模型,并给出了相应的成像算法.该方法首先利用等效相位中心原理,将收发分置天线系统的回波信号等效为“自发自收”单基系统.在此基础上,使用高阶逼近原理建立了ROSAR的回波信号模型,结合级数反演的思想推导出其精确的二维频谱表达式,分析了雷达天线连续运动的影响--产生多普勒频移,并给出其补偿方法.最后运用高效的Chirp-Z变换校正了距离单元徙动空变性,得到了聚焦良好的SAR图像.仿真结果验证了分析结论的正确性和算法的有效性.     

一种斜视FMCW SAR的等效正侧视处理方法

本文分析了斜视调频连续波SAR中载机连续运动的影响——产生多普勒频移,以及其对图像聚焦的影响,建立了斜视调频连续波SAR信号模型,在分析了现有频率变标算法在斜视角较大情况下失效根源的基础上,提出了一种斜视数据等效正侧视处理方法,通过对斜视数据的预处理,将斜视数据按正侧视的方法来处理;针对预处理带来的方位聚焦深度的制约,采用方位非线性调频变标处理克服方位聚焦深度的限制.最后通过点目标仿真数据处理验证所提算法的有效性.     

无人机载微型SAR系统设计与实现

针对无人机微型化发展对合成孔径雷达（SAR）系统的微型化需求,该雷达系统设计方案采用调频连续波体制、功能及系统一体化、射频直接调制及数字解调和芯片化设计等技术,降低了系统复杂度,减少了系统的体积、重量和功耗,实现了小体积、轻重量、低功耗的微型 SAR系统。分析了调频连续波体制SAR的成像算法及其地面动目标显示（GMTI）处理技术。通过微型 SAR系统在小型无人机平台上的飞行试验,试验结果验证了系统的有效性和可行性。     

LFMCWSAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达(LFMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点.然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系.在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性.     

一种FMCW SAR运动目标检测方法研究

动目标检测是合成孔径雷达(SAR)领域中十分活跃的研究热点,无论在军事上还是在民用中都具有非常重要的作用.然而,目前动目标检测技术都是针对脉冲体制SAR的.随着FMCW SAR的迅速发展,FMCW SAR动目标检测技术也将成为研究热点.针对FMCW SAR的特点,文中推导了FMCW SAR的信号处理过程,研究了利用相位中心偏置天线技术实现FMCW SAR系统的动目标检测,仿真结果表明此方法切实可行.