临近空间慢速平台SAR结合运动补偿的SCFT算法

针对临近空间慢速平台SAR轨迹运动偏差的空变性进行了分析.在二维频率域利用系统传输函数(STF)和变尺度傅里叶变换(SCFT)处理算法有效补偿了距离迁移和关于快时间波数的高阶相位,指出在运动补偿过程中,可将轨迹运动偏差分解成空不变项和空变项.在二雏频率域,结合一阶、二阶运动误差补偿的方法,提出了临近空间慢速平台SAR结合运动补偿的SCFT处理算法.最后,通过计算机仿真,验证了本算法的正确性.     

高分辨率机载调频步进SAR成像处理

针对调频步进体制合成孔径雷达(SAR)成像中的子脉冲-距离耦合问题,在分析其特征表现的基础上,给出了子脉冲-距离耦合影响程度与系统成像参数之间的定量关系,提供了判断其影响的理论依据;在深入分析和讨论了高分辨率机载调频步进SAR成像和运动补偿中的特殊问题后,基于子图像相参累加(SCA)成像算法,提出了结合运动补偿的成像处理方案,解决了机载高分辨率调频步进SAR精确成像的问题.计算机仿真实验验证了方案的有效性.     

被动传感器阵列中基于视线距离的数据关联

针对低检测概率环境下被动传感器阵列中的数据关联问题,提出了一种基于视线距离的数据关联新算法。首先详细分析了传统基于视线距离数据关联方法的不足,提出各个观测站对于同一个目标的平均视线距离应最小。同时,认为同一个目标只要被超过2/3的传感器所观测,此关联组合就有效。最后,利用关联组合的平均视线距离和有效传感器个数来设计模糊隶属度函数,以模糊关联隶属度最大为关联准则构建数据关联算法,给出了算法流程。实验结果表明,在检测概率不为1、误差较大的多目标环境下,提出的算法要明显优于传统方法。     

距离弯曲差对SAR欺骗干扰成像的影响

研究有源欺骗干扰难以补偿距离弯曲差形成的相位差对距离弯曲差对SAR成像质量的影响.建立了含干扰SAR成像的矩阵模型,分析了高精度成像算法下有源欺骗干扰成像中距离弯曲差的累积散焦效应,比较了R-D算法和CS算法等不同成像算法在不同距离弯曲差区域内含干扰的保护目标区的成像性能.仿真验证了在大场景高精度成像算法下有源欺骗干扰的散焦效应,为改进SAR干扰对抗方式提供借鉴.     

一种改进的双基地SAR数值计算传递函数成像算法

针对收发平台等速度平行飞行双基地SAR条带工作模式,提出了一种改进的双基地SAR数值计算传递函数成像算法.算法通过数值计算得到双基地二雏传递函数,通过场景坐标系向方位-斜距平面的映射校正了原算法中存在的沿距离变化的方位位置畸变,进而采用常规单基地SAR成像处理流程实现对双基地SAR回波数据的成像处理,最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.由于距离徙动校正不需要插值计算,因此计算效率较高,适合进行高速并行成像处理.     

曲线弹道SAR RD-Dechirp快视成像算法

研究了以景象匹配制导为目的的曲线弹道合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）快视成像问题。首先建立了曲线弹道SAR回波信号模型,分析了多普勒历程和距离徙动特点,提出了等效正侧视成像的概念,并分析了等效条件,大大减小了距离徙动校正难度和回波信号距离向与方位向的耦合,然后推导了曲线弹道SAR回波信号的二维频谱表达式,在此基础上提出了结合距离多普勒算法和频谱分析（spectral analysis, SPECAN）的快视成像方法。所提算法使用高效的SPECAN方法进行方位压缩, 能够完成曲线弹道SAR部分孔径数据的精确相干处理,没有因为孔径的非直线而增加成像算法的复杂性。     

圆轨迹环视SAR成像处理

圆轨迹环视合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）是一种能够实现广域观测的新模式合成孔径雷达,由于它特殊的运动轨迹,直线SAR的成像算法不能直接应用于圆轨迹环视SAR数据处理。然而,对于圆轨迹环视SAR系统而言,其响应函数具有“沿角度维平移不变”的特性。因此可以利用这一特性,借鉴条带SAR成像算法的思想,在频域研究圆轨迹环视SAR数据的成像方法。推导了圆轨迹环视SAR回波信号的精确二维频谱表达式,并在距离多普勒域给出了一种圆轨迹环视SAR成像方法。仿真实验验证了算法的有效性。     

多传感器数据的聚类融合方法

针对多个传感器对多个特性指标进行测量实验的数据融合问题,从多元统计理论角度提出了一种新的多传感器数据的融合算法.该方法采用欧氏距离定义了距离矩阵,利用最小距离聚类法确定各传感器融合的次序,可以克服以往方法中关系矩阵的主观影响,提高数据融合结果的客观性.通过试验数据的分析,表明该算法简单,可以避免极端、有效数据的损失,具有较高的精度.     

基于方向性粗糙度特征的SAR目标检测算法

针对扩展分形(EF)特征检测SAR目标虚警率高的不足,提出了基于方向性粗糙度特征(Directional Roughness Feature,DRF)对SAR图像目标检测的算法。该算法用指数小波在一个尺度和任意一个方向θ(0 0<θ<900)上对SAR图像滤波,对滤波后图像应用能量关系函数求各像素点的DRF进行目标检测。针对X波段和Ka波段的SAR图像,确定了用该算法检测目标的最优参数。分别用该算法和EF特征方法对不同波段SAR图像进行目标检测,结果表明该算法具有检测虚警率低和目标空间可分辨性高的优点。     

适于"Tandem"模式双基地SAR修正距离多普勒算法

基于"Tandem"模式双基地SAR几何关系及其信号模型,完成了对距离多普勒算法在"Tandem"模式双基地SAR中的扩展,给出了一种适用于该模式下的修正距离多普勒算法,详细地推导成像算法的每个步骤,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。     

Improved chirp scaling algorithm for parallel-track bistatic SAR

The curvature factor of the parallel-track bistatic SAR is range dependent, even without variation of the effective velocity. Accounting for this new characteristic, a parallel-track chirp scaling algorithm (CSA) is derived, by introducing the method of removal of range walk (RRW) in the time domain. Using the RRW before the CSA, this method can reduce the varying range of the curvature factor, without increasing the computation load obviously. The azimuth dependence of the azimuth-FM rate, resulting from the RRW, is compensated by the nonlinear chirp scaling factor. Therefore, the algorithm is extended into stripmap imaging. The realization of the method is presented and is verified by the simulation results.     

基于方位FNCS的斜视TOPS SAR成像方法

针对斜视循序扫描地形观测（terrain observation by progressive scans, TOPS）合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）模式,提出了一种新的全孔径成像处理方法。首先对距离走动校正后的数据进行方位预处理得到无模糊的二维频谱,在此基础上采用修正的线频调变标算法完成距离脉压及距离徙动校正;然后在距离多普勒域进行频域非线性变标（frequency nonlinear chirp scaling, FNCS）以校正调频率的空变性,并结合谱分析（spectral analysis, SPECAN）技术将信号聚焦在方位频率域,最后校正几何形变。仿真和实测数据处理结果验证了算法的有效性。     

基于NCS改进SAR大斜视角RD成像算法

SAR在大斜视时距离向和方位向存在着严重的耦合,为了消除这种耦合,分析了一种基于非线性调频变标NCS的改进RD算法。它充分利用大斜视角回波信号的大距离走动、小距离弯曲的特点,首先在距离向校正距离走动,然后采用非线性调频变标NCS来补偿方位向调频率的空变性,最后通过几何校正完成目标成像。同时仿真模拟场景的原始回波信号并对改进后的算法进行仿真,仿真结果表明,该算法可有效补偿方位向调频率的空变性,具有较高的精度,满足大斜视角下的成像要求。

Abstract：

To eliminate the serious coupling between azimuth and range for SAR in large squint mode,an improved RD imaging algorithm based on nonlinear chirp scaling was proposed,which made full use of the characteristic of SAR echo signal in large squint mode,which featured large range walk and small range curvature.First,range walk was corrected.Second,nonlinear chirp scaling operation was adopted to compensate the azimuth-dependent chirp rate.Finally,geometry correction was used to correct geometric distortion.Meanwhile the raw echo signal of the scene and the improved algorithm was simulated.Simulation results illustrate that it efficiently compensates the azimuth-dependent chirp rate,possesses high precision and satisfies the imaging quality of SAR in large squint mode.     

基于非均匀FFT的超宽带合成孔径雷达高效成像算法

超宽带合成孔径雷达(ultra-wideband synthetic aperture radar,UWB-SAR)成像算法中后向投影算法(back-projection algorithm,BPA)和可扩展的Omega-K算法成像精度很高,但成像处理中的复数插值操作带来了较大的运算负担。非线性调频变标算法(nonlinear chirp scaling algorithm,NCSA)不存在复数插值处理,成像效率较高,由于级数展开处理存在近似,SAR图像存在一定的距离方位耦合副瓣。提出了一种新的UWB-SAR成像算法,通过对SAR距离脉压后的距离时域数据进行非均匀傅里叶变换,去除距离方位的耦合。图像消除了距离方位耦合副瓣,具有较好的质量。随着成像点数的增多,本文算法成像效率接近NCSA成像效率。仿真结果验证了该算法的正确性。     

基于改进NCS算法的弹载FMCW SAR大斜视成像方法

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在精确制导领域具有较大的应用潜力。推导分析了弹载FMCW SAR大斜视回波信号波数域表达式,在成像预处理中,通过引入全时间距离走动校正函数,有效避免了由导弹高速运动及大斜视角观测引起的二次相位误差的产生;在方位向处理中,给出了一种改进的非线性调频变标算法(nonlinear chirp scaling,NCS),补偿了方位空变相位误差,实现了方位向的高精度成像。最后仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性。     

合成孔径雷达实时距离徙动校正算法研究

对于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)信号处理,特别是SAR实时信号处理,徙动校正算法是非常关键的一个步骤。一方面,徙动校正处理算法的性能直接影响最终的成像质量;另一方面徙动校正处理的运算量也关系着整个处理系统的设备量、实时性。给出了目前几种常用的SAR处理算法中距离徙动校正的方法,结合计算机仿真方法,分析了在实时处理环境下各方法的误差性能与运算量,并最终得到结论:对于实时处理,多项式插值方法是较好的选择。     

结合非线性CS算法的UWB-SAR运动补偿

载机飞行不稳对SAR成像质量影响很大,对超宽带SAR系统尤其如此,提出了一种结合非线性CS算法的超宽带SAR运动补偿方法。通过采用引入高次相位补偿和非正交旁瓣抑制的改进非线性CS算法,减小了超宽带SAR成像中的相位误差。通过成像前的常规一阶运动补偿和距离徙动校正后的分块二阶运动补偿,有效补偿了超宽带SAR中的方位空变运动误差,提高了飞行不稳时的成像质量。该方法在运动补偿时考虑了方位空变运动误差随距离的变化,针对载机运动误差变化较快的情况也给出了处理办法。仿真和实测数据的处理结果验证了该方法的有效性。     

机载合成孔径雷达成像算法研究

首先建立了机载合成孔径雷达回波信号的理论模型,阐述了SAR成像的基本原理,分析了目标与雷达之间的相对运动对成像的影响.然后对各种机载SAR成像处理算法进行了讨论和比较,包括标准的距离-多普勒(R-D)算法、改进的R-D算法、标准Chirp-Scaling(C-S)算法、扩展C-S算法和非线性C-S算法.分析表明,C-S算法以较小的运算量取得了较好的斜视情况下的性能,已取代R-D算法成为机载SAR成像的标准算法.最后指出了机载SAR成像算法今后的发展方向.     

大斜视SAR的改进NCS算法

合成孔径雷达(sythetic aperture radar, SAR)回波信号在大斜视时存在着严重的耦合,采用常规的非线性调频变标(nonlinear chirp scaling, NCS)算法成像,结果会出现散焦。为了消除大斜视时回波的耦合,提出一种改进NCS算法。首先,在二维频域中补偿参考距离处二阶以上的相位耦合项。其次,在第一次变标过程中采用四次多项式模型,同时引入常量因子消除常规NCS中多普勒参考频率须在频带范围外的限制。最后,通过第二次变标消除常量因子的影响。同时,分析了测绘带宽度对调频率误差的影响,从而确定理想测绘带宽度。仿真结果表明,改进后的算法完成大斜视时的场景聚焦,满足大斜视下的成像要求。