基于严格解析谱的多子阵合成孔径声纳距离多普勒成像算法

借鉴顺轨双基地合成孔径雷达中双根号形式的斜距变化历程处理方法,推导了多子阵合成孔径声纳(SAS)准解析二维谱;求解准解析二维谱中唯一的未知量——半双基角(HQBA),解其一元四次方程得到不同等效基线长度下的HQBA解析表达式;将HQBA表达式代入准解析二维频谱,获得了严格的解析多子阵SAS二维谱,以解决多子阵SAS精确二维谱的推导问题;在此基础上,提出了一种适用于多子阵SAS的距离多普勒成像算法,以解决传统偏置相位中心近似方法存在的近距点散焦问题,并通过仿真实验和湖试数据成像结果验证了所提出算法的有效性.     

一种改进斜视宽带合成孔径声呐ωk成像算法

针对斜视合成孔径声呐成像过程中由于非零多普勒中心频率使二维波数谱发生倾斜,增加了方位波数谱处理的复杂度,降低了数据的利用效率和成像质量问题,提出了一种改进的ωk成像算法.通过多普勒中心频率校正以及波数域坐标旋转,构建出等效的正侧视成像几何模型;再通过分别在距离和方位波数域进行插值的方式,将宽带斜视条件下的二维波数谱转化为宽带正侧视条件下等效的正侧视波数谱;最终通过二维逆傅里叶变换实现图像的聚焦.该算法避免了宽带斜视条件下ωk算法要求的大量的补零和数据移动操作,简化了方位波数谱的处理过程,提高了数据利用和处理效率.点目标仿真数据处理结果验证了该算法的有效性和实用性.     

基于双基ISAR的空间高速目标成像分析

讨论了空间高速运动目标在地基双基地逆合成孔径雷达(Bi-ISAR)系统下的成像算法。首先给出了地基双基ISAR的系统模型及其目标回波信号形式,其次分析了空间目标运动对双基ISAR二维分辨率的影响,在此基础上对回波信号进行分析和处理,通过数学推导得出当目标高速运动时,其回波信号中将产生距离展缩项以及不可忽略的残余视频相位项和脉内走动因子,此后采用构造补偿函数的方法对这些影响成像质量的因素进行补偿,并应用Keystone变换消除成像结果中的越距离单元徙动现象且给出了整个成像处理流程,最后通过对卫星目标的成像仿真验证了文中所分析的距离展宽项和脉内走动因子对目标二维像的成像影响,对补偿前后目标像的比较说明了文中补偿算法的有效性和实用性。     

基于ENCS的FMCW SAR俯冲聚束成像方法

针对弹载调频连续波合成孔径雷达FMCW SAR俯冲聚束成像的特点,通过构造全时间距离走动校正函数,完成了距离走动校正;采用谱分析的方法进行方位多普勒解模糊处理,消除方位向频谱混叠;在方位向处理中,提出一种改进的非线性调频变标算法,补偿方位空变相位误差,实现了方位向的精确聚焦.点目标仿真实验验证了理论分析与所提成像方法的有效性.     

稀疏步进频合成孔径雷达成像算法

提出了一种适用于稀疏步进频信号的成像算法,以较少的时间和频谱资源完成了雷达目标成像。该算法将稀疏步进频回波数据等效为均匀步进频回波数据的观测值,利用压缩感知重构算法实现目标区域的距离向重构,然后经过距离徙动校正与方位向脉压完成对目标场景成像。仿真结果表明:该算法在发射频点高度稀疏条件下仍能实现高分辨成像。采用地基雷达实测数据验证了算法的有效性。     

一种双基SAR的SR-ECS成像算法

由于双基SAR的斜距历史和几何关系比单基SAR复杂得多,因而其成像难度较大．文中首先通过级数反演法计算得到了目标的二维频谱,接着通过双基参数的数值近似得到了距离空变量的解析表达式,在此基础上,提出了一种适用于平行等速双基SAR的SR-ECS（series reversion-extended chirp scaling）成像算法．理论分析和实验结果表明,该算法的适用范围广、精度高并且运算量小．     

一种下视三维FMCW SAR成像的新方法

研究了基于调频连续波(FMCW)的下视三维SAR成像,提出了一种下视三维FMCWSAR成像的新方法.首先根据等效相位中心原理,将双基工作模式等效为单基工作情况,之后对距离维、沿航向维和垂直航向维分别处理.对于距离维、沿航向维的处理采用频域校正距离徙动的RD算法;对于垂直航向维的处理采用等价聚束式SAR分析,并引入"单点等效斜视模型",通过公式推导与理论分析说明对同一距离单元的点,尽管等效斜视模型不同,但仍然能够进行统一处理.另外,也分析了调频连续波SAR所特有的Doppler频移项,以及其对目标聚焦的影响,并给出了相应的补偿方法.最后,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性.     

星载并轨双基地合成孔径雷达Chirp Scaling成像的方位向Fourier变换

利用距离向和方位向变换相对独立的特点,提出一种处理双基地二维点目标谱的新方法.根据双基地距离模型的近似表达式和精确表达式,在波数域中,分别得到距离向和具有闭合形式的方位向频谱.引入一种Taylor级数展开式,将双基地二维点目标谱展开为距离向频率的幂级数,然后使用驻定相位原理处理距离向逆Fourier变换.在Range-Doppler域中,对信号表达式中的距离向时间作因式分解,构造出双基地Chirp Scaling算法的等效调频斜率和弯曲因子.仿真结果表明,所推导出的二维点目标谱具有较高的近似精度;所构造的并轨双基地Chirp Scaling算法具有较好的成像性能.     

一种下视三维FMCWSAR成像的新方法

研究了基于调频连续波（FMCW）的下视三维SAR成像,提出了一种下视三维FMCWSAR成像的新方法．首先根据等效相位中心原理,将双基工作模式等效为单基工作情况,之后对距离维、沿航向维和垂直航向维分别处理．对于距离维、沿航向维的处理采用频域校正距离徙动的RD算法;对于垂直航向维的处理采用等价聚束式SAR分析,并引入“单点等效斜视模型”,通过公式推导与理论分析说明对同一距离单元的点,尽管等效斜视模型不同,但仍然能够进行统一处理．另外,也分析了调频连续波SAR所特有的Doppler频移项,以及其对目标聚焦的影响,并给出了相应的补偿方法．最后,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性．     

聚束式SAR斜视模型子孔径CS算法

提出一种适合于大场景的聚束式合成孔径雷达(SAR)成像算法.该算法对经典的chirp scaling(CS)算法进行了改进,将雷达回波数据在方位向分为多个子孔径进行成像处理,对每个子孔径采用斜视等效距离模型,通过对回波信号在距离压缩过程中引入距离尺度变化,合理选择变尺度因子,消除了子孔径间距离拉伸尺度的差异.修正了相位补偿因子,使距离向压缩结果体现出方位时间.方位向压缩后,将各子孔径数据按时间先后排序拼接、运算,合成出全孔径分辨率图像.计算机仿真实验证明了该算法的有效性.     

Weighted LBF for spaceborne general bistatic SAR processing

Loffeld＇s bistatic formula （LBF） is the first two-dimensional analytic point target reference spectrum derived for general bistatic SAR frequency domain focusing. The phase history is expanded in Taylor series around the individual points of stationary phase of the trans- mitter-target and target-receiver phase histories, respectively, and thus the common bistatic stationary phase point can be obtained using the method of stationary phase. Unfortunately, it shows limitations for extreme bistatic configurations, namely the highly squinted mode and space-surface application. The weighted LBF （WLBF） is proposed in this paper based on the different contributions of total phase modulation from the transmitter and receiver. The formulae we derived are compared with that of the original literature. The extreme bistatic stripmap SAR data can be focused using WLBF, which accommodates the spaceborne squint geometry using the modified effective velocity solution. A point target simulation example is presented to verify the accuracy of the new WLBF spectrum.     

双站移不变SAR成像的一种通用等效单站RD算法

根据双站移不变SAR的空间几何模型,论文推导了一个精确的双站SAR斜距公式,它由一个等效单站斜距和斜距补偿量之和构成,能够精确描述双站SAR的距离历程.从该公式出发提出了一种双站SAR的等效单站RD算法,在无需推导双站SAR信号二维频域表达式的情况下,通过引入斜距补偿,就能够利用该算法对双站SAR数据进行有效成像.仿真结果表明,这种双站SAR成像的等效单站RD算法对于聚焦串行和并行双站SAR数据都是非常有效的,适合于X波段双站移不变SAR的数据处理.     

一种双站合成孔径雷达的高分辨率成像与合成方法

针对合成孔径雷达难以提高系统固有分辨率,分析了双站合成孔径雷达之间的频谱关系,提出了一种距离向分辨率自动合成方法.基于该方法,双站合成孔径雷达高分辨率成像处理流程可以分为2步:首先,采用改进的双站非线性Chirp-Scaling算法得到高质量的子图像对;然后,利用子图像对之间存在的频谱偏移关系,利用分辨率自动合成算法将子图像对合成为分辨率更高的图像,从而完成双站合成孔径雷达的高分辨率成像处理.仿真结果表明,该处理技术及成像方法可以得到较好的高分辨率成像效果.     

沿航向运动误差对SAR回波特性的影响

分析了合成孔径雷达(SAR)平台沿航向运动误差对回波信号时域及频域特性的影响.建立了带有沿航向运动误差的时域回波信号模型,得到了回波时域误差的计算公式;利用级数反转原理,推导了回波频域误差的表达式,为SAR系统分析及成像算法设计提供了理论依据.理论分析和计算机仿真表明,回波频域特征对沿航向运动误差更为敏感.     

星载SAR方位向频率与多普勒频率的差异及其对成像分辨率的影响

为研究一种典型双基地结构SAR的精细成像算法.通过精确的方位频率表达式,详细比较了多普勒频率与方位频率的区别和联系.以往在合成孔径成像处理中通常以成像单元的多普勒频率代替方位频率,对实际精细成像的方位分辨率影响不大,误差一般都在4%以内;但是,在大的斜视角、大的发射信号调频率、波长较长等参数条件下如果忽略2种频率的差异有可能引起高达10%甚至27%以上的方位分辨率误差.只有针对不同参数的SAR系统和不同的成像精度要求,才能确定是否可以用多普勒频率代替方位频率.仿真结果验证了本文方法的有效性.     

基于二维尺度维纳后滤波器的SFCW-MIMO雷达成像伪影抑制方法

为了抑制传统后向投影成像方法产生的伪影,提出了一种基于二维尺度维纳后滤波的伪影抑制方法。首先,针对步进频连续波MIMO雷达,将频域BP成像方法建模为一个二维无失真波束形成器;然后,利用带尺度因子的二维维纳后滤波器使波束形成结果的均方误差最小;最后,分析了尺度因子对单目标和多目标成像性能的影响。现有基于相干因子(CF)的伪影抑制方法仅是所提方法具有不同尺度因子时的特例。通过选择适当的尺度因子,该方法可以克服CF方法的一些局限性。仿真结果表明,所提方法在距离向和方位向都能有效地抑制成像过程产生的伪影。     

双基FMCW宽带雷达微多普勒特征分析与误差因子补偿

对双基调频连续波(FMCW)宽带雷达旋转目标的微多普勒效应进行了研究。首先建立了双基FMCW宽带雷达中的旋转目标模型,推导得出了旋转目标的微多普勒效应表达式,并通过分析目标脉内微动对一维距离像的影响,得出了一次误差项会引起一维距离像的走动和峰值偏移、二次误差项会引起一维距离像的展宽、同时双基角也会对目标微多普勒特征曲线的最大频偏产生调制等结论。在此基础上,进一步提出了利用最小熵准则对误差因子进行补偿的方法。仿真分析表明:该方法能够较精确地估计二次误差项的系数,有效地补偿目标微多普勒效应的误差因子,并具有良好的抗噪性能。     

融合目标轮廓和阴影轮廓的SAR图像目标识别

针对合成孔径雷达图像目标识别问题,在基于图像成像模型分析基础上,提出了一种融合SAR目标轮廓和阴影轮廓的目标识别算法.首先提出了一种基于去控制标记符的SAR图像分割算法,得到SAR图像目标轮廓和阴影轮廓,然后用这2种轮廓融合,用傅立叶描述子将二维数据转为一维数据,最后用基于串接准则的融合算法得到识别结果,进行SAR目标识别.基于MSTAR的实验结果验证了本算法的有效性.实验结果证明:目标轮廓和阴影轮廓的结合,除反映本身包含的局部空间结构信息外,还能反映SAR目标的高度信息,较单一轮廓特征,是一种更为稳健的特征.     

合成孔径雷达技术研究综述

为发挥合成孔径雷达(SAR: Synthetic Aperture Radar)对深部地质目标精确探测与快速解析的优势, 进一步提高地面目标识别的分辩率, 在讨论基本原理及其数据解析方法的基础上, 对SAR 技术的偏振测定法、干涉测量法和差分干涉法进行了分析; 给出了超带宽SAR 应用的有利与不利条件; 总结了该项技术的应用范围及技术规范, 为SAR 在数字地质科学以及地球信息科学中的应用提供理论基础及技术指导。     

并轨双基地SAR方位向Fourier变换的分析方法

为了降低双基地距离模型的二阶级数近似给成像算法带来的误差,提出了求解距离-Dopple(RD)表达式的新方法。利用级数反演的方法,推导出具有闭合形式的方位向调制函数;利用RD域中瞬时Doppler频率与瞬时斜视角的对应关系,推导出精确的距离弯曲因子;利用双基地距离模型的二阶近似表达式,通过传统的三步变换法,推导出等效距离向调频斜率。通过新方法获得的方位向调制函数和距离弯曲因子具有更高的近似精度,能够提高并轨双基地chirp scaling算法的成像性能。仿真结果证明了该方法的有效性。