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.     

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.     

斜视合成孔径雷达的稀疏降采样数据成像方法

针对合成孔径雷达数据量庞大,不便于存储传输等问题,结合经典的距离多普勒成像算法与压缩感知理论,提出一种稀疏降采样斜视SAR数据的成像方法.在方位向上用随机降采样的方式录取数据,对所得数据进行相应的距离徙动校正和距离脉压,随后将方位向脉压建模为典型的压缩感知模型,用平滑l₀算法重构出二维SAR场景.利用该方法能有效地减少稀疏场景的SAR回波数据量,仅采用传统数据量的25%,即可获得清晰的二维成像结果.     

基于严格解析谱的多子阵合成孔径声纳距离多普勒成像算法

借鉴顺轨双基地合成孔径雷达中双根号形式的斜距变化历程处理方法,推导了多子阵合成孔径声纳(SAS)准解析二维谱;求解准解析二维谱中唯一的未知量——半双基角(HQBA),解其一元四次方程得到不同等效基线长度下的HQBA解析表达式;将HQBA表达式代入准解析二维频谱,获得了严格的解析多子阵SAS二维谱,以解决多子阵SAS精确二维谱的推导问题;在此基础上,提出了一种适用于多子阵SAS的距离多普勒成像算法,以解决传统偏置相位中心近似方法存在的近距点散焦问题,并通过仿真实验和湖试数据成像结果验证了所提出算法的有效性.     

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。     

适用GEO SAR的改进ωk算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达（GEO SAR）"停走"假设失效,回波信号距离和方位二维空变性严重问题,本文引入考虑"停走"假设误差的回波信号模型,提出了一种适用于GEO SAR的改进ωk算法,该算法分别在距离维和方位维采用新的频率轴映射和非均匀快速傅里叶变换（NUFFT）去除了距离向和方位向信号的耦合,实现了适应距离和方位二维空变的方位向压缩.仿真实验验证了所提算法的有效性.      

小斜视多子阵合成孔径声呐Chirp Scaling成像算法

为了解决现有多子阵合成孔径声呐成像算法在小斜视下没有考虑斜视带来的时延和多普勒频率改变,从而导致成像效果不佳的问题,提出一种小斜视多子阵合成孔径声呐Chirp Scaling成像算法.建立了斜视多子阵合成孔径声呐的精确距离史模型,并将其近似成单基斜视距离史,再引入一个修正项以修正近似误差.通过对回波信号补偿修正项对应的相位和时延,就可以将斜视多子阵信号转变为斜视单基信号,从而能够借鉴已有的斜视单基Chrip Scaling成像算法.通过对比现有算法和所提出算法处理斜视仿真数据和实测数据的结果,验证了所提出算法的有效性和正确性.     

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.     

有空间假频时多道信号的一种插值方法

针对存在空间假频时多道信号的插值同题,基于对模型数据的二维谱特征分析.通过在频率--波数域进行简单的除法运算构造内插算子,本文给出了一种频率--波数域空间内插方法,实现去假频插值.利用编写的程序对模型数据进行试验,取得了满意的效果.由于不需要求解线性方程组.可使用快速傅里叶变换,这种方法的特点是简单、快速.     

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。     

斜视SAR带状成像算法的比较

对可用于斜视ＳＡＲ成像处理的算法，从它们的聚焦能力，处理大距离弯曲能力以及处理相关核空变特征的能力上，进行了研究，认为二维处理算法具有最全面的处理能力，但其成像的实时性最差；二维快速多项式变换处理算法（ＦＰＴ）同样具有全面的处理能力，但其成像的实时性较好；一维校正处理算法，具有较好的处理能力，其成像的实时性最好，而且能与正侧视成像算法相容合，有利于多模式ＳＡＲ成像。     

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.     

井孔声场计算中的黎曼叶选择

针对耗散介质地层模型和双相介质地层模型,给出频率-波数域井孔声场函数Φ1(r,ω,k）在k实轴上满足辐射条件的单值定义,确定在积分围道上和围道内Φ1(r,ω,k)所在的黎曼叶．同时,澄清了首波分析中的一些概念．     

基于级数反演谱的多子阵距离多普勒算法

针对现有基于级数反演谱的多子阵成像算法具有子阵依赖的特点,须分别对每个子阵成像,从而导致计算效率低下的问题,提出一种基于级数反演谱的多子阵距离多普勒成像算法.该算法先将每个多子阵信号搬移至相同的最短斜距;然后忽略子阵间距离徙动项、方位调制项和二次距离压缩项,这样就能够通过方位重构的方式将多子阵信号转变成单基信号,因此仅须对单基信号进行一次成像处理就能得到成像结果;最后通过计算机仿真实验和实测数据表明:在相同条件下,该算法能够获得与现有算法一样的成像效果,并能够获得高达80%子阵数的加速比.     

基于方位谱叠加的多子阵中等斜视NLCS算法

针对在中等斜视多子阵合成孔径声纳中"非停走停"时间的方位孔径依赖性和回波信号的阵元依赖不能被忽略,从而导致现有算法成像效果不佳的问题,提出一种基于方位谱叠加的多子阵合成孔径声纳中等斜视非线性调频变标(NLCS)算法.该算法直接对精确距离史进行泰勒级数近似,解决了传统算法须先忽略"非停走停"时间的方位孔径依赖、再近似的问题.在成像处理时,为了解决回波信号阵元依赖的问题,使用基于级数反演谱的NLCS算法单独处理每个子阵的信号,再通过叠加每个子阵成像结果的方位谱的方式得到最终的成像结果.通过仿真实验验证了该方法的有效性和优越性.     

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。     

改进的波数域算法处理带有运动误差的机载SAR数据

机载SAR的一个关键问题就是准确的运动补偿.如果载机满足理想的匀速直线运动,传统的波数域算法是一种理想的成像算法,尤其在处理高斜视角和大孔径的SAR数据时,但它在处理带有运动误差的机载SAR数据时有一定的局限性,研究了改进的波数域算法,使之能与两步运动补偿技术结合,从而极大地扩展了波数域算法的应用范围.给出了仿真与原始数据成像结果.     

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．     

基于频率分集逆合成孔径雷达的多重信号分类目标成像算法

将频率分集的思想应用在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像中,通过单频信号合成宽带信号,可解决系统发射接收宽带信号复杂的问题.但窄带的合成可视为宽带信号的稀疏采样,由此带来了旁瓣提高等难点.提出一种基于频率分集ISAR体制的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)目标成像算法,该算法将合成阵列接收的回波信号协方差矩阵进行特征值分解,得到信号子空间与噪声子空间,然后根据二者的正交性构建谱函数对目标位置进行估计,得到目标的超分辨二维像.将MUSIC算法与后向投影(back projection,BP)算法做了对比,仿真结果表明:在有较强噪声环境下,前者仍能有较好的成像效果,证明本文方法的应用可有效解决频率稀疏带来的高旁瓣问题.     

获取俯仰信息的车载合成孔径雷达成像方法

车载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)技术能够弥补摄像头和激光雷达在恶劣环境下感知能力的不足.针对现有一维车载SAR成像方案无法实现目标俯仰方向分辨的缺点,提出一种基于俯仰方向等效均匀阵列和行进方向合成孔径相结合的二维SAR成像方案.数据采集系统采用77 GHz商用多输入多输出雷达和线性导轨搭建.实验结果证明,该系统所得成像结果能够有效反映目标外形轮廓.在车辆非直线轨迹运动场景下,存在唯一可用后向投影算法时间复杂度过高的问题,针对上述成像方案阵元特点,提出一种基于时域和波数域结合的快速成像算法.理论推导和仿真实验表明,该算法能有效降低时间复杂度,且保持良好成像效果.