星载ScanSAR模式ECS成像算法研究

针对ScanSAR的扩展CS(ECS)成像算法兼有CS算法的精确处理和SPECAN算法的高效性.从ScanSAR回波的一般表达式出发,推导了扩展CS算法的信号流程.根据推导结果,利用另一种距离向处理参考函数和方位变标函数完成了变标处理.利用点目标仿真回波成像试验,分析了本文的算法与原始扩展CS算法的区别,验证了本算法的相位保持特性.利用ASAR Wide Swath原始数据,结合ScanSAR数据的多普勒中心频率估计,验证了算法适合于实际数据成像.     

SAR数字自动增益控制的步进调整法设计

应用于合成孔径雷达(SAR)的数字自动增益控制(DAGC)需要合适的增益门限才能有效地扩展接收机的动态范围,保证闭环系统稳定。针对应用于SAR的增益控制策略,在深入研究DAGC的单、双门限步进调整法的基础上,通过回波信号统计和系统性能分析,提出一种基于信噪比最优准则的门限设置方法,并给出双门限调整法的上下门限对比量的限定。数据域参数对比和仿真成像结果表明,该门限设置方法优于常规方法,更适用于SAR的自动增益控制。     

基于二维查找表结构的SAR原始数据自适应频域压缩算法

该文针对实际SAR多普勒中心偏移及多普勒谱分裂问题,提出基于一维查找表的自适应多普勒非均匀压缩比分配方法,该方法结合一维量化编码查找表构成二维查找表结构的SAR原始数据自适应频域压缩算法。该文推导了SAR距离向回波频谱解析式,给出距离向非均匀压缩比分配通用方案。实际数据处理结果表明,该方法比传统频域类压缩算法具有更好的信噪比及鲁棒性。理论分析结果表明,其运算量提高很小,易于工程实现。     

多发多收星载SAR系统发射波形选择分析

针对多发多收SAR系统发射波形研究的迫切需要,该文对3种具有代表性的可能作为多发多收SAR系统发射波形的信号进行了研究和比较,通过对分布目标的仿真验证其实用性。并在此基础上提出了多发多收SAR系统回波的波形分离和能量分离的原则,推导了应用空时编码的相位补偿量和两发多收实用化系统的通道响应,论证了其相对于单发单收SAR系统在提高信噪比方面的优势。     

基于方位向滑窗处理的SAR原始数据频域幅相压缩算法

提出一种SAR原始数据频域幅相压缩算法.该算法应用方位向滑窗处理代替传统的递推处理,以提高子块标准差估计的准确性.论文详尽分析了新算法原理及实现步骤;定义了数据域和图像域评估指标;应用ERS-1/2系统实测原始数据进行压缩实验,同时给出应用FPGA实现方位向滑窗处理的原理框图.实验结果表明:提出的新算法性能优于BAQ (Block adaptive quantization)、 BAPQ (Block amplitude-phase quantization)等时域算法,同时也优于频域FFT-BAQ算法.新算法采用滑窗处理比递推处理的数据域信噪比提高1dB左右.综合考虑计算开销与估计性能,滑窗处理时,方位向分块尺寸应小于10个脉冲.     

基于实测数据的原始数据压缩对InSAR系统测高影响研究

为了研究原始数据压缩对InSAR系统干涉测高的影响。该文应用4组典型高程起伏的ERS-1/2实测数据,对Block Adaptive Quantization (BAQ) 与 Amplitude-Phase (AP) 两种有重要工程应用潜力的算法对干涉测高影响进行研究。试验结果表明:BAQ算法在设计时,要合理选择数据分块尺寸;同时,对于测高精度要求较高且垂直基线较短的系统,量化位数应至少为4 bit。AP算法在设计时,要合理分配幅度和相位量化位数。对于平均比特率为3 bit/sample,AP算法最优方案为幅度2 bit、相位4 bit,其性能介于3 bit BAQ和4 bit BAQ之间。     

多发多收星载SAR回波处理方法研究

随着对高分辨率和宽测绘带的要求,多发多收合成孔径雷达成为了一个重点的研究领域,其中多孔径同载频,发射正交编码信号是较有可能工程实现的方式之一。该文在详细研究和推导了回波阵列的排列方式和多发多收回波信号相位补偿原理的前提下,提出了4种可能的回波处理方式,给出了这四种处理方式的信号矩阵表达式,并利用具有正交性的混沌编码信号对各种处理方法进行了仿真和数据分析,证明了这些方法的有效性。     

DBF-SAR系统1 bit量化的可行性分析

该文针对DBF-SAR系统数据率巨大的问题,研究了在低信噪比条件下1 bit量化的可行性。提出了两种信号处理方法:(1)回波1 bit量化;(2)回波和距离向匹配滤波器都1 bit量化。通过理论分析和仿真验证,1 bit量化的两种处理方法均能正确反映出目标位置及散射特性,不影响图像空间分辨率,但会产生虚假目标并抬升旁瓣,且虚假目标幅度随着回波信噪比的升高而增大。因此仅在单通道回波信噪比低于5 dB左右时使用1 bit量化才有意义。     

SAR饱和原始数据分段线性映射压缩算法

当星载SAR(synthetic aperture radar)原始数据的饱和度较高时,传统BAQ(block adaptive quantization)算法性能明显下降.为了改善其性能,本文研究了原始文献中采样信号幅度均值与输入ADC(analog to digital converter)信号标准差的映射关系,指出了其结果的疏漏并给出推导过程.在引入ADC输出信号标准差概念的基础上,本文完整地推导了采样信号幅度均值与ADC输出信号标准差的映射关系. Monte-Carlo实验表明,在饱和度全集上,以上两种映射均非SNR(signal to noise ratio)意义下的最优映射.因此,本文提出分段线性映射的概念以及饱和度全集最优搜索算法.对于线性映射段,给出了理论证明和k值解析解;对于非线性映射段,给出了分段线性映射的k值搜索算法.仿真数据及实测数据实验结果表明,当SAR原始数据饱和时,本文提出算法的数据域SNR优于传统BAQ算法的数据域SNR.     

星载SAR原始数据普适性分块自适应矢量压缩算法

传统矢量量化器的码本普适性差,需要在线更新,难以在星载SAR系统中实现.文中针对星载SAR原始数据的统计特性,以多维空间上的失真函数为代价函数,根据输入数据的联合概率密度函数设计得到了具有普适性的矢量量化码本,分析了原始数据矢量量化编码以及解码方案.在此基础上,深入研究了矢量量化级联熵编码方案的可行性以及码字索引在信道传输发生误码时算法的稳健性.实际数据处理结果表明,文中算法具有普适性,矢量量化码本的普适性使得码本可以进行离线设计,为矢量量化的星载实用化提供了理论指导.