基于条带模式GEOSAR-TOPS模式UAVSAR的双基成像算法

针对基于地球同步轨道条带模式合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)发射无人机循序渐进对地扫描模式SAR接收组成的星机双基结构(GEO-bistatic radar with GEOSAR and UAVSAR, GEO-UAV BiSAR),提出了该工作模式下的成像算法。首先,基于泰勒展开原理推导了双基斜距,考虑到该双基斜距的空变特性,应用级数反演方法推导了具有距离空变性的点目标二维频谱。其次,考虑在小脉冲重复频率条件下由于天线转动引起的方位频谱混叠问题,提出了基于GEO-UAV BiSAR的成像算法。该成像算法引入dechirp技术解决方位混叠问题,随后通过距离压缩、距离徙动校正、方位压缩和dechirp技术得到清晰的成像结果。最后,仿真实验验证了该成像方法的有效性。     

分布式小卫星联合多普勒解模糊SAR成像

针对分布式小卫星体制提出联合多普勒解模糊SAR成像算法,实现低方位重频采样下的高分辨宽测绘带SAR成像。该算法可以有效校正垂直基线,进而解决其对多普勒解模糊性能的影响。不但校正了垂直基线对应的非空变部分和空变部分,而且结合多普勒解模糊算法校正了残余的垂直基线相位项,从而可以保证多普勒解模糊算法精确实现。另外,针对算法精度进行详细分析,增强文章的工程应用价值。最后,利用仿真实验数据验证算法的有效性。     

基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR地面动目标成像

针对大斜视条件下合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)地面运动目标成像存在的聚焦困难、几何形变严重、十字旁瓣大等问题, 提出一种基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR动目标成像算法。首先, 在推导具有精确斜距表达式的斜视动目标回波信号模型的基础上, 获得了初步成像结果并提取动目标的感兴趣区域(region of interest, ROI)数据。然后, 构造相位补偿函数并利用最小熵算法完成动目标参数估计, 再根据估计的参数对ROI数据进行相位补偿, 获得聚焦的动目标图像。进一步利用频谱旋转消除了几何形变, 利用稀疏增强方法减小了动目标旁瓣, 最终得到聚焦、无几何形变、低旁瓣的动目标图像。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

基于等效单站的双基地SAR波数域成像算法

为了使传统波数域成像算法能够很好地适用于双基地合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR),首先建立了双基地SAR的等效单站模型。然后又进一步建立了基于该等效单站SAR的波数域二维频谱模型。通过分析发现,传统的波数域成像算法会造成波数域回波信息的损失,从而达不到理想的聚焦效果,所以为了充分利用全部波数域回波信息以提高聚焦能力,提出了一种全新的波数域成像数学模型。最后实验结果验证了新算法的有效性。     

双基地逆合成孔径雷达成像分析

在波数域对双基地逆合成孔径雷达(ISAR)模型进行分析.双基雷达ISAR的特殊性主要体现在双基地角和等效视线方位角这两个参数中.前者会影响径向波数的大小而后者会影响波数的方向.利用双基地角等值线将观测区域进行了分类.对各类区域内双基地角和等效视线方位角变化规律进行了讨论,从而可以确定各区域内的双基ISAR成像算法.仿真结果验证了分析的正确性.     

基于多普勒分辨的连续波合成孔径雷达成像方法

提出一种新的连续波(continuous waveform, CW)体制合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像方法。有别于脉冲波形SAR和调频连续波SAR通过发射宽带信号获得高距离分辨率,CW-SAR成像利用CW波形的高多普勒分辨率进行成像,通过将回波信号与尺度变换后的发射信号进行相关构造成像数据模型,该相关信号实际为场景散射系数在等多普勒线上的投影,基于该相关信号,采用滤波反投影图像重建算法进行场景反射率重建。该CW-SAR成像方法不仅适用于宽带和窄带CW发射波形,而且也适用于单/双基SAR和任意载机飞行轨迹。以双基情形为例,分析成像方法的性能,并进行仿真验证。     

基于双曲线性修正斜距模型的弹载SAR成像方法

在弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)下降段成像中,由于弹体存在较大的俯冲下降速度和加速度,回波信号的二维频谱表示式难以有效获得,给后续成像处理带来困难。针对该问题,提出了一种基于双曲线性修正斜距模型的弹载SAR成像方法,通过构造双曲函数形式的斜距表示式并引入线性修正因子,对弹载SAR斜距历程进行合理近似|并以修正后的斜距式为基础,利用驻相点原理(principle of stationary phase, POSP)直接求解SAR回波信号的二维频谱|随后根据该频谱表示式设计有效的弹载SAR频域成像算法。该方法下的频谱推导较为简洁,所获得频谱的数学表达式清晰直观,利于成像分析和后续处理。最后的点目标成像仿真验证了该方法的有效性。     

T-R型双基地声纳定位算法及系统精度研究

根据T-R型双基地声纳定位的几何模型,提出利用时延-方位信息进行目标定位的双基地声纳时间方位定位(bistatic time bearing localization,BTBL)算法,并给出了算法定位误差的几何分布。通过数值仿真,研究了基线长度、时间测量误差和方位测量误差对算法定位精度的影响。仿真分析结果表明:随着基线长度增加,发射站和接收站两侧区域定位精度进一步改善,但会造成基线区的定位误差增大;在基线长度一定时,时间和方位测量误差增大均造成定位精度下降,且算法精度对方位测量误差相对敏感。与同等条件下的单基地声纳定位相比,双基地BTBL算法在接收站点具有明显的探测优势。该研究为T R型双基地系统的水下定位提供了理论依据。     

非合作双基地雷达参数测量与定位方法研究

介绍了非合作双基地雷达的基本几何关系,讨论了非合作双基地雷达中四个重要参数(基线距离、双基地距离差、发射站目标方位角、接收站目标方位角)的测量方法,利用这四个参数可构成四种定位算法。推导了这四种算法的定位误差公式。仿真结果表明,各算法的定位精度与双基地雷达系统的几何结构有关,且有着不同的空间分布规律。实际系统定位方案的选择应根据所能测出的参数来定,同时应注意各算法的适用区域。     

双基前视雷达二维空变补偿频域成像方法

机载双基前视雷达在距离宽幅和长合成孔径时间积累情况下，存在回波多普勒参数的强耦合和强二维空变问题。针对这个问题，提出了一种基于二维空变量级补偿的成像方法。该方法以Chebyshev正交多项式的最佳一致逼近特性为手段，实现斜距历程的高精度近似和二维频谱的高质量解耦合，采用Keystone变换校正空变的线性距离走动。在此基础上，定量分析多普勒参数的二维空变量级，以π/4相位门限为标准，使用最小二乘拟合算法，设计适用于空变量级的二维空变校正函数，提出方位向扩展的非线性变标成像方法，精确且高效地实现不同空变量级多普勒参数的校正。点目标仿真和实测数据处理结果表明，所提成像方法具有良好的聚焦性能。     

基于微增量二维谱的OMEGA-K双基SAR成像算法

结合OMEGA-K算法和微增量双基二维谱算法实现双基合成孔径雷达成像。使用微增量算法获取斜距历程低阶泰勒展开驻相点,通过求解此驻相点与斜距历程高阶泰勒展开驻相点之间的微增量,来获取高阶展开驻相点的近似解,并以此为基础得到二维谱。应用角度不变假设,通过对此二维谱的数学分析和适当处理,使之可以应用于OMEGA-K算法中,实现双基聚焦成像,并对不变区域大小进行分析。仿真实验处理结果验证了所提算法的有效性和正确性。     

任意阵列双基地MIMO雷达的半实值MUSIC 目标DOD和DOA联合估计

实值处理具有降低高自由度多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达角度估计大计算量的优势。但受制于阵列的共轭对称性,对于任意阵列结构的双基地MIMO雷达发射角(direction of departure, DOD)和接收角(direction of arrival, DOA)联合估计,若不做附加的预处理则无法实现实值操作,故将常规阵列实值处理的多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)超分辨算法推广至任意阵列结构的双基地MIMO雷达。首先根据MIMO雷达的导向矢量共轭与镜像的对等性,提取接收信号协方差矩阵的实部,并对其进行特征分解得到“目标加倍”的信号子空间及其应对的噪声子空间;然后利用Kronecker积的特性对其进行降维处理,得到搜索区域减半的一维半实值域MUSIC谱,取出目标DOD真值与其镜像代入降维Capon算法来剔除虚拟峰值得到目标DOD估计真值;最后利用特征矢量得到模糊DOA估计值,采用方向余弦差最小范数方法得到目标DOA无模糊估计值。本文算法估计性能与一维搜索复数域MUSIC相当,计算量约降50%,且能够实现DOD和DOA的自动配对。仿真结果证明了该算法的有效性。     

机载双基地SAR的扩展SIM算法

提出了适用于平移不变模式斜视双基地SAR的扩展SIM(squint imaging mode)算法.首先利用方位多普勒频率去斜,解决了斜视双基地SAR的能量模糊问题,然后推导得到方位去斜后信号的二维频谱数学表达式,并在此基础上构造了新的匹配滤波函数.最后通过计算机仿真验证了扩展SIM方法的有效性,对成像质量的改进效果进行了分析.     

基于俯仰向多接收孔径的双站SAR宽测绘带成像

为了实现星载双站SAR宽测绘带成像,提出了利用俯仰向多个接收波束、将数字波束形成技术与星载双站SAR成像算法相结合的成像方法。并以双站SAR平飞斜视几何布局为例,分析了实现双站宽测绘带成像的具体方法和步骤。理论分析以及计算机仿真验证了该方法的正确性。     

基于轨道误差搜索的双基地ISAR包络对齐算法

针对空间目标这一应用背景提出了一种基于轨道信息的双基地逆合成孔径雷达包络对齐算法。首先推导了空间目标位置预报误差与慢时间之间的函数关系,分析表明,成像时间内轨道预报误差可用慢时间的二阶函数表示。在此基础上,利用轨道预报值和轨道误差搜索结果通过在频域补偿相位的方式完成了一维距离像包络的精确对齐。参数搜索过程中,确定了误差速度和加速度的搜索步进量,并以二维图像的对比度作为代价函数。仿真结果表明,相比于传统基于回波相关性的包络对齐算法,该算法更适用于因双基地角和极化失配等因素导致信噪比较低的双基地回波。     

基于广义最优成像空间的双基地SAR成像算法

传统的基于最优成像空间的双基地合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像算法是一种性能卓越的SAR成像算法,其具有散射点在成像空间定位准确,算法复杂度低以及聚焦性能高等优点。然而,随着观测场景的扩大,该算法会出现散射点在成像空间定位不准确以及聚焦性能下降的缺点。为了克服这些缺点,在SAR成像领域首次提出了距离历史向量匹配比的概念,基于该概念,又进一步提出了一种新的基于广义最优成像空间的双基地SAR成像算法。所提出的算法不再受限于观测场景的大小,可以对大观测场景(宽测绘带)进行高质量的成像。实验结果表明,所提出的算法是有效的和可行的。     

Circular SAR processing using an improved omega-k type algorithm

An improved circular synthetic aperture radar (CSAR) imaging algorithm of omega-k (ω-k) type mainly for reconstructing an image on a cylindrical surface is proposed. In the typical CSAR ω-k algorithm, the rage trajectory is approximated by Taylor series expansion to the quadratic terms, which limits the valid synthetic aperture length and the angular reconstruction range severely. Based on the model of the CSAR echo signal, the proposed algorithm directly transforms the signal to the two-dimensional (2D) wavenumber domain, not using approximation processing to the range trajectory. Based on form of the signal spectrum in the wavenumber domain, the formula for the wavenumber domain interpolation of the ω-k algorithm is deduced, and the wavenumber spectrum of the reference point used for bulk compression is obtained from numerical method. The improved CSAR ω-k imaging algorithm increases the valid synthetic aperture length and the angular area greatly and hence improves the angular resolution of the cylindrical imaging. Additionally, the proposed algorithm can be repeated on different cylindrical surfaces to achieve three dimensional (3D) image reconstruction. The 3D spatial resolution of the CSAR system is discussed, and the simulation results validate the correctness of the analysis and the feasibility of the algorithm.     

基于ROSAR的高分辨波数域成像算法

旋转式合成孔径雷达(rotor synthetic aperture radar,ROSAR)是一种新型成像雷达,在高分辨条件下,距离徙动对ROSAR成像结果影响严重。波数域成像算法利用插值操作实现距离徙动的精确校正,但由于ROSAR复杂的斜距历程,导致传统波数处理获得的二维波数谱形式复杂,难以进行插值操作。针对这一问题,提出了一种改进ROSAR波数域成像算法。重新构建角度维波数,通过求解隐函数获得易于插值操作的信号二维波数域表达式,设计参考函数消除高频调制影响,最终通过Stolt插值实现宽波束大场景下距离徙动无近似校正与精确聚焦。仿真实验验证了算法的可行性与有效性。