三维场景SAR射频仿真技术研究

三维场景合成孔径雷达（SAR）射频仿真对于SAR系统调试、SAR信号处理算法的研究具有重要意义。SAR射频回波信号仿真是SAR射频仿真技术的核心。结合SAR回波模型,在SAR射频仿真总体方案的基础上,提出了三维场景SAR射频回波实时仿真方法,根据SAR雷达平台飞行航迹信息实时计算成像场景后向散射系数、雷达与目标距离、遮挡因子、天线方向图加权因子等关键参数,实现了三维场景的SAR射频回波信号实时模拟,验证了该方法的正确性。     

基于FDTD的高保真SAR回波信号仿真方法

针对传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)回波仿真算法忽略目标散射特性在观测时间内随方位角度和信号频率变化这一问题,提出一种基于时域有限差分方法(finite--difference time-domain method, FDTD)电磁散射计算的SAR原始回波数据生成方法,在此基础上提出了基于服务器的并行仿真策略及流程。该方法利用FDTD算法及后续仿真处理精确模拟了SAR系统线性调频脉冲信号从卫星传感器发射后,与场景目标发生相互作用,再被SAR系统传感器接收并生成原始回波数据的全部物理过程,从而得到高保真的SAR原始回波数据。最后,通过典型目标时间谱与空间谱的仿真对比实验及最终成像结果证明了本文所提算法的正确性及有效性。     

基于FPGA的SAR回波仿真快速实现方法

回波仿真是进行合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）研究的重要途径,但其计算量巨大,所需的时间较长。为了快速实现SAR回波仿真,提出一种改进的同心圆方法进行快速计算,同时考虑到运算较为规整的特点,采用现场可编程门阵列（field programmable gate array,FPGA）作为主处理芯片。设计了专用于SAR回波信号模拟的数字信号处理板卡,并在板卡上编程实现整个回波模拟算法,给出资源使用情况和量化噪声影响,实际应用结果显示,采用FPGA来实现SAR回波仿真可以在保证精度的前提下大大加快仿真速度。     

基于时频交叉乘积的调频连续波SAR干扰方法研究

调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)具有隐蔽性好、成像分辨率高等显著优点，其被广泛应用于军事目标侦察与打击中，如何施加快速有效干扰成为了现今研究的重要问题。提出了一种基于时频交叉乘积的FMCW SAR干扰方法，通过截获信号与干扰图像模板进行调制，生成干扰信号，同时在处理FMCW SAR截获信号的过程中采用去斜处理，使得处理过程中信号采样率大幅降低。所得方法实现了逼真虚假场景生成，减小了干扰机调制过程中的运算复杂度，降低了硬件压力，具有工程可行性。     

SAR多模干扰方法模拟研究

分析讨论了对合成孔径雷达进行多模式干扰的方法.首先分析、建立了SAR原始回波信号的数学模型,建立了有源压制干扰和欺骗干扰的信号模型,并且介绍了对于合成孔径雷达干扰的评估方法.最后结合提出的相关理论完成了对目标干扰的成像仿真实验,实验结果与理论分析相符,说明采用混合多模式干扰的方法可以被用来作为对抗SAR系统的一种有效手段.     

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。     

一种SAR回波信号模拟方法的研究

深入分析了一种SAR回波信号模拟的方法.讨论了如何利用原始DEM数据构建地面三维几何模拟目标,分析了如何构建地面散射单元,讨论了地面散射单元散射参数的计算模型,根据雷达方程、单元散射模型及雷达脉冲信号形式建立了SAR回波信号的数学模型.最后根据所建立的模拟方法完成了一块真实自然地表的SAR回波信号的仿真,并取得了较为满意的结果.     

星载双基地SAR空间几何关系和信号模型

为了研究星载双基地SAR系统成像的相关问题,必须先建立其回波信号模型。根据星载双基地SAR雷达与目标的空间几何关系,确定了其多普勒参数表达形式,在此基础上建立了星载双基地SAR回波信号数学模型。通过仿真计算分析了信号模型中距离模型的误差,结果表明,误差对成像的影响完全在可接受的范围以内。将建立的信号模型应用于成像处理,成像结果正确,证明了回波信号模型的实用性。     

适用大场景高分辨合成孔径雷达的快速BP算法

在进行大场景、高分辨合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像处理时,基于后向投影(back-projection,BP)的SAR成像算法由于运算量大其应用受到限制,而基于快速变换的算法是在信号的频率域进行,要求线性孔径,对运动补偿的要求太高其应用也受到限制。提出了一种快速后向投影(fast back-projection,FBP)算法,对大场景、高分辨的SAR成像处理时其计算效率比传统的BP算法有显著提高。仿真结果表明,其成像质量与传统的BP算法相近。     

合成孔径雷达干扰对抗仿真系统研究

论述了合成孔径雷达(SAR)干扰对抗的基本原理,开发了SAR干扰对抗仿真系统,该仿真系统能够进行功能级的SAR信号侦察仿真,模拟出多种杂波及干扰背景下,SAR的成像、检测与识别过程,并能对各种干扰样式进行干扰效果评估和实际战情下的干扰方案优选。详细介绍了仿真系统各模块的功能原理,并给出仿真实例进行论证。     

SAR回波数据并行化模拟研究

SAR系统回波仿真的计算量巨大,为了克服传统SAR仿真耗时过长的问题,基于MATLAB/DCT(Distributed Computing Toolbox)软件平台,利用对场景划分的方法进行了SAR回波数据并行计算的仿真。仿真结果表明,该方法能明显提高SAR回波仿真效率。验证了SAR回波数据并行化仿真的可行性和有效性。     

合成孔径雷达成像三维地形目标模拟方法

分析讨论了一种合成孔径雷达成像三维地物目标模拟的方法。阐述了复杂三维地物目标模型的建立方法，分析了回波信号的结构并且讨论了成像仿真参数。最后完成了对三维复杂地物目标的成像仿真实验，得到了较为理想的结果。     

星载SAR海面顺轨干涉仿真研究

星载SAR海面顺轨干涉(ATI)仿真对理解海面ATI成像机制、指导海洋遥感SAR系统设计具有重要意义.在基于时序的星裁SAR海面场景回波生成基础上,对海面ATI展开仿真研究,内容包括顺轨编队设计、海面建模、海面电磁散射建模、动态场景回波生成、SAR成像和AtI数据处理,给出单色波和分形海面仿真实例,ATI处理结果表明该星载SAR海面顺轨干涉仿真思路有效.     

建筑物的SAR回波信号模拟方法

我们根据电磁散射原理建立了仿真模型并提出了一种对于建筑物场景的SAR原始回波模拟方法。分析了构成建筑物的物理模型和对建筑物电磁模型起贡献的一次、二次、三次散射的作用。最后建立了本次仿真的模拟参数,对所提出的模拟方法进行了模拟试验取得了较为满意的成果。     

基于GPU的SAR回波仿真高效实现方法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)分布式场景回波仿真计算量巨大的问题,提出了一种结合改进的同心圆算法与图形处理器(graphics processing unit, GPU)技术的高效SAR回波仿真方法。首先,针对常规同心圆算法精度较低造成的图像信噪比低的问题,提出了一种改进的同心圆算法。其次,为了充分发挥GPU处理核之间的并行优势,对该算法的GPU并行处理进行了深度优化,进一步提升了仿真速度。具体方法是,根据并行度的高低设计核函数,确定了先采用“线程外推”实现部分目标回波的同心圆累加,再用“归约相加”实现所有目标回波的累加。最后,与常规GPU方法进行了实验对比,验证了所提方法的精确性和高效性。     

二维稀疏采样下的双通道SAR地面运动目标检测方法

多通道合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)地面运动目标检测系统具有良好的主瓣杂波抑制能力,但是其采样数据量过大的问题给数据存储与传输系统带来沉重负担。针对该问题,提出一种二维稀疏采样下的双通道SAR运动目标检测方法。该方法首先在距离和方位两维域进行随机稀疏采样,然后利用压缩感知技术对双通道的SAR回波数据进行联合处理,构造变换矩阵将目标能量支撑区从所有场景散射点的能量支撑区中进行分离,采用基于加权的最小l₁范数优化模型进行杂波抑制与运动目标成像。所提算法能够有效降低原始数据量,在杂波散射点的空间分布稀疏性较差的情况下,仍可以较好地检测地面运动目标。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

分布式Spotlight SAR方位分辨率提高与地形效应补偿

研究了利用分布式小卫星提高Spotlight SAR方位向分辨率的原理和具体的实现方法。同时详细研究了地面高度对合成信号方位向分辨率的影响。与单SAR成像不同,地面高度除了使图像几何失真,还会导致方位分辨率恶化。针对其影响,提出了相应的补偿方法。最后通过数值仿真验证了上述方法的有效性。     

基于HAF的参数化SAR宽带干扰抑制

宽带干扰(wideband interference, WBI)是合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)中常见的干扰形式之一,它的存在极大地损害了SAR图像的质量,且WBI抑制一直是SAR干扰抑制中的一个难题。首先,针对WBI难以识别的问题,本文提出一种基于相邻脉冲统计特性的WBI识别方法;然后,在此基础上给出一种新的参数化SAR宽带干扰抑制方法,该方法首先把宽带干扰建模为多项式相位信号(polynomial phase signal, PPS),进而利用高阶模糊函数(high-order ambiguity function, HAF)以及相应的解模糊的方法来精确估计PPS的相关参数,从而将WBI信号转化为窄带干扰(narrowband interference, NBI)信号,然后利用现有的NBI信号抑制方法得到去除干扰后的回波信号;最后,计算机仿真结果和实测数据处理结果验证了本文提出方法的有效性。