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.      

MEO星弹双基SAR多普勒特性及分辨率分析

中地球轨道SAR具有波束范围覆盖广、重访时间短等特点，将其作为发射平台，弹载SAR作为接收平台，可以大范围面、高机动性地对重点区域高精度成像。根据空间系统模型建立MEO星弹双基SAR等效模型，对收发平台斜距模型进行描述，将其等效为多项式模型，并分析了孔径时间内的斜距误差，验证模型有效性；根据平台特性重新分析多普勒特性，得到多普勒中心频率和多普勒调频率的二维空变特性；运用梯度法计算距离分辨率、方位分辨率，并分析其随成像区域的变化情况。仿真实验表明，成像区域内的分辨率受俯冲速度的影响是不均匀的，应改变斜视角或改变双基构型，使关注的目标处在受速度影响较小的区域。     

并轨双基地SAR方位向Fourier变换的分析方法

为了降低双基地距离模型的二阶级数近似给成像算法带来的误差,提出了求解距离-Dopple(RD)表达式的新方法。利用级数反演的方法,推导出具有闭合形式的方位向调制函数;利用RD域中瞬时Doppler频率与瞬时斜视角的对应关系,推导出精确的距离弯曲因子;利用双基地距离模型的二阶近似表达式,通过传统的三步变换法,推导出等效距离向调频斜率。通过新方法获得的方位向调制函数和距离弯曲因子具有更高的近似精度,能够提高并轨双基地chirp scaling算法的成像性能。仿真结果证明了该方法的有效性。     

并轨双基地SAR方位向Fourier变换的分析方法

为了降低双基地距离模型的二阶级数近似给成像算法带来的误差,提出了求解距离-Dopple(RD)表达式的新方法。利用级数反演的方法,推导出具有闭合形式的方位向调制函数;利用RD域中瞬时Doppler频率与瞬时斜视角的对应关系,推导出精确的距离弯曲因子;利用双基地距离模型的二阶近似表达式,通过传统的三步变换法,推导出等效距离向调频斜率。通过新方法获得的方位向调制函数和距离弯曲因子具有更高的近似精度,能够提高并轨双基地chirp scaling算法的成像性能。仿真结果证明了该方法的有效性。     

一种双基SAR的SR-ECS成像算法

由于双基SAR的斜距历史和几何关系比单基SAR复杂得多,因而其成像难度较大．文中首先通过级数反演法计算得到了目标的二维频谱,接着通过双基参数的数值近似得到了距离空变量的解析表达式,在此基础上,提出了一种适用于平行等速双基SAR的SR-ECS（series reversion-extended chirp scaling）成像算法．理论分析和实验结果表明,该算法的适用范围广、精度高并且运算量小．     

双站移不变SAR成像的一种通用等效单站RD算法

根据双站移不变SAR的空间几何模型,论文推导了一个精确的双站SAR斜距公式,它由一个等效单站斜距和斜距补偿量之和构成,能够精确描述双站SAR的距离历程.从该公式出发提出了一种双站SAR的等效单站RD算法,在无需推导双站SAR信号二维频域表达式的情况下,通过引入斜距补偿,就能够利用该算法对双站SAR数据进行有效成像.仿真结果表明,这种双站SAR成像的等效单站RD算法对于聚焦串行和并行双站SAR数据都是非常有效的,适合于X波段双站移不变SAR的数据处理.     

一种下视三维FMCWSAR成像的新方法

研究了基于调频连续波（FMCW）的下视三维SAR成像,提出了一种下视三维FMCWSAR成像的新方法．首先根据等效相位中心原理,将双基工作模式等效为单基工作情况,之后对距离维、沿航向维和垂直航向维分别处理．对于距离维、沿航向维的处理采用频域校正距离徙动的RD算法;对于垂直航向维的处理采用等价聚束式SAR分析,并引入“单点等效斜视模型”,通过公式推导与理论分析说明对同一距离单元的点,尽管等效斜视模型不同,但仍然能够进行统一处理．另外,也分析了调频连续波SAR所特有的Doppler频移项,以及其对目标聚焦的影响,并给出了相应的补偿方法．最后,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性．     

同航线双基合成孔径雷达成像的频域分析

近十年来,分布式小卫星雷达受到广泛关注.有一种低成本的方案是用一组小卫星跟随某一在轨卫星,小卫星上只有接收设备,用来接收在轨卫星发射的信号.已有的小卫星编队方案有Cartwheel,Pendulum和Tandem-X等.这些构形中,小卫星与主星的间距有的达数万米或更远,对它们接收的回波数据进行成像不同于单基合成孔径雷达(SAR).文中以沿航向排列的Tandem-X为例,分析这类双基SAR的成像算法.首先利用瞬时频率的概念,并引入双基角这一变量,精确推导出双基SAR回波信号的二维频域表达式;然后对双基角采取一定的近似,给出了一种双基距离徙动成像算法(RMA),并详细分析了此近似条件的适用范围.最后用仿真结果验证了所提方法的有效性.     

基于深度展开的SAR大斜视RD成像算法

大斜视角条件下的合成孔径雷达SAR回波信号具有方位向和距离向严重耦合、大距离徙动等特点,采用常规的距离多普勒RD算法成像,会引起方位向的散焦以及空变等问题。为了改善大斜视SAR在成像过程中存在的问题,提出了一种基于深度展开网络的SAR大斜视可学习距离多普勒成像方法。该方法将RD成像方法与深度学习结合,利用RD成像的步骤构建了基于深度展开网络的RD学习成像网络结构,将回波数据作为网络输入来学习回波数据到大斜视SAR图像的成像过程。首先,在分析大斜视SAR回波信号模型的基础上确定了网络成像过程中的可学习参数;其次,根据成像过程设计大斜视SAR成像网络;最后,通过非监督训练的方法对网络进行训练,最终输出学习成像结果。点目标和面目标仿真结果表明,该方法可以有效抑制旁瓣,提高成像精度和计算效率,满足SAR在大斜视角下的成像要求。     

一种大斜视双基地合成孔径雷达的频率变标成像算法

针对具备更多目标散射信息的双基合成孔径雷达的目标二维频谱难以精确获得,以及为观察前方目标采用的大斜视构型导致的成像效果不佳的问题,提出一种基于严格解析双基频谱的大斜视频率变标(FS)成像算法.首先将回波信号变换到二维频率域,利用由严格解析双基频谱推导出的频率变标函数校正距离弯曲差,然后进行剩余视频相位校正完成包络去斜,接着进行逆频率变标操作消除二次相位误差,经过距离徙动校正后,再进行非线性变标操作消除由大斜视导致的随距离变化的二次距离压缩项,最后经过距离压缩和方位压缩完成整个成像过程.仿真实验表明,与常规FS算法相比,在双基地大斜视的情况下,该算法成像效果良好,点目标冲激响应的主副瓣可清晰分辨.     

星载并轨双基地合成孔径雷达Chirp Scaling成像的方位向Fourier变换

利用距离向和方位向变换相对独立的特点,提出一种处理双基地二维点目标谱的新方法.根据双基地距离模型的近似表达式和精确表达式,在波数域中,分别得到距离向和具有闭合形式的方位向频谱.引入一种Taylor级数展开式,将双基地二维点目标谱展开为距离向频率的幂级数,然后使用驻定相位原理处理距离向逆Fourier变换.在Range-Doppler域中,对信号表达式中的距离向时间作因式分解,构造出双基地Chirp Scaling算法的等效调频斜率和弯曲因子.仿真结果表明,所推导出的二维点目标谱具有较高的近似精度;所构造的并轨双基地Chirp Scaling算法具有较好的成像性能.     

平移不变模式双基地SAR级联成像方法

提出了一种适用于平移不变模式双基地SAR(Bi-SAR)的级联成像方法.首先利用平移不变Bi-SAR的几何关系,对其方位多普勒频率进行分解,得出了一种新的平移不变Bi-SAR频域点目标响应表达式.基于该表达式,将平移不变Bi-SAR回波信号方位向的分析和处理分解为两个独立的单程单基地SAR点目标响应处理过程,简化了平移不变Bi-SAR的系统分析和信号处理,而且该方法有利于将单基地算法向双基地的移植和算法的工程实现.仿真试验验证了级联成像方法对平移不变Bi-SAR目标回波成像的有效性.     

基于改进极坐标格式算法的大斜视SAR成像方法

针对大斜视合成孔径雷达成像（SAR）模式下,回波存在较大的距离走动和严重的距离 方位交叉耦合等问题,对传统极坐标格式算法（PFA）进行改进,提出了一种基于改进的PFA算法的大斜视SAR成像方法。根据实际回波数据存储的形式,建立了大斜视SAR的斜距模型,通过对距离向与方位向的二维泰勒级数展开设计了一种斜距平面的二维插值函数,有效地提高了成像算法的聚焦深度。与传统PFA不同,斜距平面的距离展开能够避免回波数据的投影,所以改进的算法更适用于地形起伏不平的成像场景。仿真数据和实测数据分析验证了该方法的有效性。     

一种下视三维FMCW SAR成像的新方法

研究了基于调频连续波(FMCW)的下视三维SAR成像,提出了一种下视三维FMCWSAR成像的新方法.首先根据等效相位中心原理,将双基工作模式等效为单基工作情况,之后对距离维、沿航向维和垂直航向维分别处理.对于距离维、沿航向维的处理采用频域校正距离徙动的RD算法;对于垂直航向维的处理采用等价聚束式SAR分析,并引入"单点等效斜视模型",通过公式推导与理论分析说明对同一距离单元的点,尽管等效斜视模型不同,但仍然能够进行统一处理.另外,也分析了调频连续波SAR所特有的Doppler频移项,以及其对目标聚焦的影响,并给出了相应的补偿方法.最后,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性.     

基于频域插值的大角度俯冲弹载SAR成像方法

弹载合成孔径雷达(SAR)在大角度俯冲运动阶段，由于其复杂的飞行特性，回波信号存在严重的耦合性和空变性，这将导致传统的聚焦算法失效。针对这一问题，提出了一种改进的极坐标格式(PFA)频域成像算法。首先建立大角度俯冲弹载SAR的斜距模型，并对距离历程进行泰勒级数展开，然后利用级数反演法推导高精度的回波二维频谱。在二维频域，将高阶交叉耦合项进行二维分解，并在此基础上推导出新的频域二维插值映射函数，极大提升了聚焦成像的效果。相对于传统PFA,文中算法更适用于大角度俯冲弹载SAR,并通过仿真实验验证了其有效性。     

SAR运动目标距离Doppler域扩展混合积累检测

在单通道合成孔径雷达(SAR)复图像的距离Doppler域,混合积累检测可通过长时间积累提高运动目标检测性能。但当目标Doppler跨模糊数时,现有方法因目标信号分裂而导致性能严重下降。该文将距离Doppler域的Doppler频率范围扩展到地面目标最大可能Doppler范围,在扩展的Doppler频率域做距离徙动校正。运用混合积累方法实现运动目标检测。与现有方法相比,该方法可消除目标信号分裂,提高Doppler模糊运动目标的检测性能。数值试验结果证明了该方法的有效性。     

机载聚束式SAR的实时成像算法

聚束式SAR适用于小场景成像,目前聚束式SAR的成像算法有很多,基于实际系统中实时性的要求,可采用S-RD算法来完成对目标的成像．由于成像区域较小,距离徙动的影响较小,成像算法可分维处理．在距离维,采用去斜技术对回波进行处理,实现脉冲压缩;在方位维,用方位向匹配函数实现方位向聚焦,最后计算该算法的运算量．试验结果表明：该算法步骤简单,运算量小,可被应用于实际系统中完成对目标的实时成像．     

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.     

星-弹双基SAR建模及成像特性分析

针对星-弹双基合成孔径雷达(SMB-BiSAR)这一特殊成像结构,根据卫星-导弹的空间几何模型,对收发平台的成像模型进行矢量描述,得到目标的距离历程以及回波信号模型。然后,利用距离等值线与多普勒等值线的正交关系,对接收站的飞行路径约束条件进行分析,并根据距离分辨率和多普勒分辨率与两者梯度的关系,得到SMB-BiSAR空间分辨率的计算公式。仿真实验表明:通过合理地规划导弹的飞行路径,SMB-BiSAR具备对目标区域的大前斜和前视高分辨成像的能力,并且其空间分辨率受双基几何构型影响较大。发射站和接收站位置夹角越大,距离分辨的效果越差;当二者位置重合时即单基模式,距离分辨率效果最佳。而发射站和接收站运动方向的夹角越大,方位分辨率越差。当二者运动方向相同时,方位分辨率效果最佳。     

基于谱延拓的SAR复图像谱分裂目标Doppler解模糊

合成孔径雷达(SAR)地面目标的径向运动会导致Doppler模糊,将目标Doppler频谱分裂为不同模糊数的2部分,显著增加了目标定位、识别和分类的难度.为实现谱分裂类型目标解模糊,该文基于复图像距离-Doppler(R-D)域的目标包络斜率正比于模糊数的特性,提出一种在谱延拓R-D域作二次距离徙动校正、搜索残留徙动斜...