应用扩展的线性调频变标算法进行机载SAR数据的精处理

针对扩展的线性调频变标(extended chirp scaling,ECS)算法能精确校正距离单元徙动和具有精确的二次距离压缩的特点,提出了用ECS算法来精确处理机栽SAR数据.具体方法是在原始CS函数的基础上,加入了一个新的方位尺度函数和一个子孔径方法,给出了实现该方法的具体步骤.并用点目标对此方法进行了仿真,最后针对试验数据进行了精处理,得到了高清晰、高分辨率的SAR图像.     

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。     

基于时频联合尺度变换的中轨SAR斜视成像方法

在中轨合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像中,大斜视角以及长合成孔径时间会导致信号产生严重的距离走动和二维空变。首先，针对信号的距离走动问题,采用了变脉冲重复频率(pulse repetition frequency, PRF)技术对回波进行录取,消除大距离走动带来的回波接收问题。然后，针对传统的波数域算法不能实现大斜视中轨SAR信号的聚焦问题,提出了一种结合改进的Stolt插值的时频联合尺度变换的成像方法,利用方位时间尺度变换来解决信号方位调频率的2次空变,再使用改进的Stolt插值完成距离徙动校正。最后,利用多普勒尺度变换来处理剩余的高次空变。通过仿真结果可以证明所提算法的有效性。     

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.     

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。     

基于严格解析谱的同轨双基SAR的CS成像算法

针对双基地合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)包络徙动的空变问题,提出一种同轨等速双基构形下基于几何关系公式方法推导出的严格解析双基频谱的线频调变标(chirp scaling, CS)成像算法,不同于波数域的成像算法,整个成像过程不需要进行插值运算,在频域聚焦实现快速成像。高精度的双基频谱使得其对基线的长短不再敏感,可以进行长基线情形下的数据处理。仿真实验验证了本文算法的有效性。     

地球同步轨道SAR两维奇异值分解成像方法

针对地球同步轨道合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar, GEO-SAR)长合成时间和大观测场景严重的二维空变将影响二维聚焦深度的问题,该文提出了一种GEO-SAR两维奇异值分解成像方法。该方法首先对距离空变信号进行奇异值分解得到距离多普勒的耦合特性,通过距离频率插值和重采样完成距离空变校正;接着,对方位空变信号进行奇异值分解将方位空变与多普勒分离,通过级联的两步奇异值分解和方位非线性变标操作完成方位空变校正,实现整个场景的聚焦。最后,仿真结果验证了该方法的有效性。     

用频率变标算法处理大斜视角SAR数据

给出了一种改进线频调变标算法,该算法适用于处理距离解线调后的聚束式SAR数据.应用频率变标技术,给出的算法在消除信号剩余视频相位项的同时进行距离单元徙动校正(RCMC),避免了插值运算.对大斜视角数据,由于二次距离压缩误差的影响,偏离参考距离的散射点未能完全聚焦,且离参考距离越远聚焦性能越差.在一定的聚焦深度下,用不同的参考距离对数据进行二次距离压缩,并用相应的滤波器滤出聚焦部分图像,然后拼接成完整的距离像,从而有效地降低了距离压缩误差.仿真结果表明,对给定的SAR参数,在斜视角为60°时,能得到较好的成像结果.     

机载SAR数据的成像研究

对某型实测机载合成孔径雷达 (SAR)数据的特性进行了分析 ,针对实测数据方位孔径的不完全性 ,且具有较大几何形变和距离徙动的特点 ,提出了一种基于CS(ChirpScaling)操作与Dechirp技术相融合的成像处理算法 ,它不须单独进行几何形变校正 ,而是利用CS操作既完成几何形变校正又完成距离徙动校正 ,针对方位孔径的不完全性 ,方位聚焦采用谱分析的Dechirp技术 ,该方法适用于对部分孔径的数据进行成像处理 ,并与常用的基于谱分析的Dechirp快视成像处理算法进行了比较。     

星载合成孔径雷达影像几何校正

为达到从遥感图像中恢复事物本来形状的目的,研究了基于距离多普勒(rang Doppler, RD)模型的星载合成孔径雷达影像几何校正原理,并提出了改进的R D解算算法,给出了基于该算法的几何校正全过程。构建了新的牛顿迭代核,计算得到了简化,校正速度得到了提高。新算法从方位向和距离向这两个方向上同时迭代,校正效果比仅在方位向上迭代的解算算法稳定。通过仿真数据进行了验证和比较,实验结果表明了新校正算法的可行性与有效性。     

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。     

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。     

基于Radon-MDCFT的空间高速机动目标检测与参数估计方法

提出一种基于Radon 修正离散线性调频傅里叶变换(Radon modified discrete chirp Fourier transform,RMDCFT)的空间高速机动目标检测与参数估计的方法。该方法在目标运动参数范围内进行搜索,将目标数据从距离单元〖CD*2〗慢时间域中取出并进行相应匹配变换处理,在补偿回波数据相位并进行相参积累以用于目标检测的基础上同时得到目标速度和加速度的估计结果。〖JP2〗该方法能同时对距离徙动和多普勒走动进行校正,并可在脉冲数有限和低信噪比下有效地检测到空间高速机动目标并获得较好的参数估计结果。仿真结果和对所提方法的输出信噪比表达式的数学推导结果证明了所提方法的有效性。     

基于高超平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法

针对高超平台前斜视合成孔径雷达地面动目标检所面临的许多问题:巨大的距离走动量和多普勒中心偏移、严重的距离-方位二维耦合、回波信号的多普勒频谱折叠以及包络偏移等,本文提出了一种基于高超声速平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法。首先进行距离走动校正和距离脉压,完成距离-方位二维解耦合,并补偿距离向通道相位偏差实现距离向包络对齐;然后进行三阶方位线调频傅里叶变换(chirp Fourier transform, CFT)充分压缩回波信号的多普勒带宽,并补偿方位向通道相位偏差实现方位向包络对齐;最后,在距离脉压-方位CFT域通过偏置相位中心天线方法抑制静止杂波并保留运动目标回波。该方法可以解决回波信号方位多普勒谱折叠的问题,还可以将运动目标的最小可检测速度减小一半。     

基于乘积型高阶相位函数的复杂运动目标ISAR成像

在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,当目标存在非匀速转动甚至是三维转动时,散射点回波中高次相位项造成方位聚焦质量下降,基于目标匀速旋转模型的传统距离〖CD*2〗多普勒(range Doppler, RD)算法已经无法获得目标的清晰图像。提出了一种基于乘积型高阶相位函数(product high order phase function, PHPF)的瞬时成像方法。通过构造不同的乘积型高阶相位函数,并对其进行一维搜索即可得到调频率变化率和调频率值的估计,补偿高次相位后进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT),根据幅度最大的位置估计中心频率和幅度信息,在距离〖CD*2〗频率平面和距离〖CD*2〗调频率平面对目标进行瞬时成像,可以获取更多的目标信息。最后,实测数据成像结果验证了该方法的有效性。     

正弦型非线性调频键控及性能分析

以正弦型非线性调频信号为载波样本,提出一种非单频波带通调制方法--正弦型非线性调频键控（sine non-linear chirp keying, SNCK）。通过调整时间带宽积和频率变化曲线频率等参数,SNCK可实现满足不同信道环境和服务质量需求的无线通信。同时,由于采用非单频波作为载波样本,SNCK具有较好的多普勒频移抑制能力。构建SNCK的数学模型,分析已调信号正交化设计方法、频域特征及信道适应能力等性能。理论分析和实验结果表明：相较于甚小线性调频键控,SNCK具有相近的高白噪声抑制能力和频域能量集中度;相较于最小频移键控,SNCK具有更强的多普勒频移抑制能力。SNCK可作为通信终端高速率运动场景下的变速率无线通信系统的带通调制方案。