多相位中心SAR的PRF选择与回波定位分析

在SAR系统中为了解决测绘带宽和分辨率之间的矛盾,引入了多波束技术。本文主要介绍了多波束技术在SAR系统中应用的几个问题,通过PRF和方位向多普勒带宽的关系,研究分析了回波目标及虚假目标出现的条件位置等。     

基于二维指数脉冲压缩变换的SAR成像算法

传统的合成孔径雷达(SAR)系统一般采用经典的匹配滤波器实现距离维和方位维的二维脉冲压缩变换,其基于匹配滤波器的系统带宽导致系统分辨率是有限且固定的.当对输出信噪比和目标时延分辨率有不同要求时,具有可变指数的指数滤波器可根据具体需求在充分保证输出信噪比的情况下产生高于匹配滤波器的目标分辨率.本文基于指数滤波器将距离维和方位维上的二维指数脉冲压缩变换应用于SAR成像算法,即先后将信号通过距离维和方位维指数滤波器,以实现SAR高分辨率成像.仿真结果表明,该算法在距离维和方位维两个维度都具有比传统SAR算法处理结果更窄的主瓣宽度和更低的旁瓣高度,有效提高了距离维和方位维的分辨率.     

基于GNSS信号的多孔径无源成像

基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)信号的无源成像技术具有多种突出优点,但GNSS信号带宽较窄的缺点导致系统距离向分辨率较低。文章以波数域回波与空域目标像之间的傅里叶变换关系为出发点,通过分析回波在波数域的分布特征与信号频率、收发站布站构型之间的内在联系,寻求带宽和孔径对成像分辨率贡献的互补途径,从而建立一种基于GNSS多星照射、少数甚至单个地面站接收的对地成像方案;该方案利用多颗GNSS卫星的轨道互异特征,扩展系统的孔径数量,弥补现有GNSS信号带宽普遍较窄的不足,从而提高成像分辨率;针对GNSS多孔径无源系统波数域数据大、面积缺失的特点,选用鲁棒性和稳健性较强的逐点匹配滤波方法进行图像反演,最后通过数值仿真实验验证成像方案。     

合成孔径雷达自回归线性预测带宽外推超分辨率成像算法

提出一种合成孔径雷达(SAR)二维自回归线性预测带宽外推超分辨率成像算法。根据SAR成像机理推导SAR线性预测带宽外推的信号模型;利用观测数据和SAR信号模型,估计表征信号带宽内和带宽外数据性质的统计特性,计算二维自回归(AR)模型参数;采用层迭方式外推观测数据,生成高分辨率图像。分别利用距离向数据、点目标仿真数据和实测数据对本文方法进行有效性验证。研究结果表明:本文方法可以在不增加硬件系统负担的情况下,提高影像分辨率。     

一种适用于中高轨合成孔径雷达卫星的分辨率分析方法

针对中高轨合成孔径雷达(SAR)卫星运动轨迹复杂、导致传统SAR卫星分辨率分析方法不再适用的问题,提出了一种分析中高轨SAR卫星理论分辨率的时域模糊函数(TDAF)方法。该方法根据分辨率的定义,从时域模糊函数进行推导,利用归一化模糊函数求解任意方向上的空间分辨率,然后以地面分辨椭圆的方式对中高轨SAR卫星分辨率进行描述,更加完备地表征了曲线运动轨迹的中高轨SAR系统分辨特性。结合后向投影算法仿真验证了基于TDAF算法的有效性。仿真结果表明,TDAF方法可以精确计算中高轨SAR卫星的理论分辨率,误差在±1%以内,可为中高轨SAR卫星的轨道设计及成像性能指标分析提供依据。     

双层协同对地观测卫星星座设计

针对日益增长的卫星对地观测需求,提出了一种双层卫星星座设计方案.首先,分析了我国目前对地观测卫星的覆盖性能,以时间分辨率和空间分辨率作为对地观测星座的评价指标;然后,通过优化卫星轨道高度,得到满足任务要求的最优轨道;最后,通过设置轨道相位使得整个星座构成全连通链路,单个地面站与卫星相连便可以与整个星座相连,从而摆脱了对中继卫星的依赖.该方案充分结合了中轨星座时间分辨率高、低轨星座空间分辨率高的优点,相对于传统的单层卫星组网方案,双层星座能够以高空间分辨率和时间分辨率对全球任意目标1 d观测多次,并实现遥测指令与观测数据的实时传输.     

星载合成孔径雷达实时快视成像系统

给出了一种基于多数字信号处理(DSP)并行处理技术的星载合成孔径雷达(SAR)快视成像系统设计,比较了多种星载SAR成像算法.针对某星载SAR参数提出了优化的实时算法流程,系统实现了对L波段星载SAR距离向1/4降分辨率和方位向四视实时成像处理.通过仿真和实测数据,分析和验证了系统成像结果.     

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.     

突破望远镜口径限制的一种高分辨率成像方法

将数个小口径望远镜对准观测目标,测量两两小口径望远镜之间相干强度的大小和相位,只要得到足够数目的相干强度值.就可以借助傅里叶逆变换来得到观测目标的图像,所得图像的分辨率大大高于单口径望远镜的分辨率.光综合孔径成像原理及实现过程可以用图示法清楚地表示出来.图3,参6.     

综合因素下的星载SAR模糊函数分析

综合考虑地球自转、地球曲率以及卫星轨道等因素,建立了星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）卫星绕地飞行模型,推导了星载SAR模糊函数的表达式。通过对模糊函数进行分析,表明模糊函数与地球自转、地球曲率及卫星轨道因素有关。为验证理论推导结果,对卫星位于不同赤纬(卫星与地心连线和赤道面的夹角)照射地面目标情况进行了仿真分析,仿真结果表明：对比传统模糊函数,地球自转和卫星观测位置会使星载SAR的模糊函数分辨单元轴有一定的偏转,而地球曲率和卫星圆轨道会影响星载SAR模糊函数所表示的分辨率,在合成孔径时间较长或卫星侧视角较大的情况下表现得更为明显。     

基于修正斜距模型的GEO SAR远地点的CS成像算法

针对地球同步轨道SAR（GEO SAR）卫星的轨道曲率大,若使用传统直线斜距模型,将不能正确地描述卫星处于远地点时场景目标的“近远近”斜距历程,建立了一种曲率为负的修正斜距模型. 该模型能够准确地描述远地点目标的斜距历程;基于该修正的斜距模型精确地推导了GEO SAR远地点回波信号的二维频谱表达式,并给出了一种适用于GEO SAR远地点成像的修正CS成像算法;在方位向成像处理时补偿随距离线性变化速度引起的空变相位,实现GEO SAR较宽的成像幅宽的聚焦处理. 并通过场景尺寸为100 km×100 km点阵的GEO SAR成像处理,验证了该基于修正斜距模型的CS成像算法的有效性.      

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.     

改善机载雷达方位聚焦的成像处理试验研究

雷达（SAR）信号相位的稳定性对于成像处理后图像的方位向分辨率的高低有至关重要的影响．由于飞行平台运动误差或湍流大气中微波传播的影响会直接导致信号相位的波动,机载SAR的方位聚焦一直是SAR成像研究中的重要内容．这里介绍一种基于相位梯度自动聚焦矫正信号相位的高分辨率机载SAR成像处理方法,利用这种方法,对真实的机载SAR信号实验数据进行成像处理．试验表明：在缺乏机载平台运动补偿系统提供飞机运动状况信息的情况下,该成像方法能够有效地估计和补偿相位误差,从而可获得方位向分辨率明显提高的机载SAR图像．     

对聚束和滑动聚束模式下星载合成孔径雷达的旁瓣侦察比较研究

聚束模式是合成孔径雷达常用的工作模式,聚束模式的精度高,在军事上发挥着很大的作用。滑动聚束模式是一种新兴的工作模式,它有着比条带模式分辨率高,比聚束模式成像区域大的优点,因此受到广泛的利用和研究,文章在此基础上,根据合成孔径雷达的特点,展开了对合成孔径雷达的侦察研究,并比较分析了星载合成孔径雷达工作模式的侦察,仿真实验验证了可行性。     

关于热红外多角度遥感扫描方向的选取问题

通过蒙特卡罗模拟回答了表征农作物行播结构特征的植株高(H)、垄宽(W)与垄间距(D)对行播作物热辐射方向性产生何种影响的问题。为了减少多角度热辐射亮度值之间的相关性,只有当扫描方向与垄向相互垂直(φ=90°)时,它的相关系数最少,有利于反演T_v与T_s。而顺垄扫描则相关系数最高,且对方位角变化敏感,不利于T_v与T_s的精确反演。     

星载聚束式合成孔径雷达线性调频信号的频率Scaling算法

将频率Scaling算法(FSA)引入到聚束式星载合成孔径雷达(SAR)成像应用中，提出了直接对距离向线性调频信号进行频率Scaling操作来完成距离向聚焦的方法，并采用方位压缩的办法来解决方位向脉冲重复频率(PRF)过高的问题．点阵目标实验仿真结果证明了该算法的可行性和有效性．     

斜视合成孔径雷达的稀疏降采样数据成像方法

针对合成孔径雷达数据量庞大,不便于存储传输等问题,结合经典的距离多普勒成像算法与压缩感知理论,提出一种稀疏降采样斜视SAR数据的成像方法.在方位向上用随机降采样的方式录取数据,对所得数据进行相应的距离徙动校正和距离脉压,随后将方位向脉压建模为典型的压缩感知模型,用平滑l₀算法重构出二维SAR场景.利用该方法能有效地减少稀疏场景的SAR回波数据量,仅采用传统数据量的25%,即可获得清晰的二维成像结果.     

FIR-RD快视算法方位向二维频谱匹配流程的改进

为了实现星载SAR快视处理的实时性,根据星载SAR数据FIR-RD快视成像算法的特点,分析了距离徙动校正对方位向匹配的影响.针对快视成像最耗时的方位向匹配流程,根据方位向匹配矩阵参考函数的特点,提出了方位向二维匹配处理的改进方法.实验结果表明,运算量降为优化前运算量的1/10,实现了快视系统的实时处理.