星载相控阵合成孔径雷达波位设计方法

波位设计是星载相控阵合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)顶层设计的关键技术之一。介绍波位设计的基本原理,分析约束波位设计的因素,尤其是相控阵SAR系统的模糊性能,明确了模糊性能同系统参数之间的关系。提出了星载相控阵SAR系统的波位自适应设计方法,极大地减少了SAR系统设计的工作量,为SAR卫星总体设计提供了重要手段。最后以条带模式星载相控阵SAR系统的波位设计为例,验证了算法的可行性。     

多发多收Scan模式实现高分辨宽测绘带SAR成像

针对传统星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)高分辨与宽测绘带成像之间的矛盾,提出基于多发多收扫描模式的SAR成像方法。该方法通过控制波束指向,使其在距离向多个子测绘带间周期性照射,进而得到距离向宽测绘带。同时,为了保证方位向分辨率,利用多天线接收和波束形成实现低方位重复频率下的多普勒模糊信号重构。另外,利用多个发射天线发射不同载频信号及频带合成技术获得距离向高分辨率。最后,应用参数设计结合仿真数据实验验证了该方法的有效性。     

用分布式小卫星提高星载SAR的方位向分辨率

通过分析传统星载合成孔径雷达 (SAR)在提高方位向分辨率时所遇到的困难 ,提出一种利用分布式小卫星提高星载SAR方位分辨率的方法。该方法把多个卫星天线的波束进行相干合成 ,从而达到增加合成孔径长度 ,提高方位向分辨率的目的。同时详细给出了该方法的原理和实现步骤。计算机仿真结果表明了该方法的有效性。最后 ,还指出有待进一步考虑的问题。     

基于DOA估计的前视多通道SAR成像方法

针对前视合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)方位分辨受限以及左右多普勒模糊问题,提出一种基于波达方向估计的前视多通道合成孔径雷达(forward-looking multi-channel SAR,FLMC-SAR)成像方法。算法综合利用系统空时资源,采用空时级联的处理流程。首先通过合成孔径对前视区域进行初步成像,在二维图像域实现逐个成像单元目标信号的分离。然后利用目标空域导向的差异,建立分离信号的空时模型,通过阵列多通道对每个成像单元内的信号进行波达方向估计,实现目标信号重定位,增强前视成像分辨率。同时,空时模型考虑了模糊目标具备不同的导向矢量,可在分辨增强的同时实现左右多普勒解模糊。最后通过仿真以及实测的FLMC-SAR数据验证了所提算法的有效性。     

主星带伴随微小卫星编队SAR系统的模糊性分析

针对主星带伴随微小卫星编队SAR系统的模糊性问题,利用主星带伴随微小卫星编队SAR系统的空间几何关系,提出了一种该系统模糊度的工程计算方法。首先建立了主星与微小卫星构成的双站合成孔径雷达系统模型,然后结合微小卫星天线孔径小的特点,建立了距离模糊度和方位模糊度的计算表达式。仿真结果发现,主星到伴随微小卫星的距离对距离模糊度的影响较大,而对方位模糊度的影响较小,方位模糊度受微小卫星天线孔径大小的影响较大。     

空间目标成像中基于FrFT的高精度距离压缩方法

针对星载雷达空间目标成像遇到的距离向回波调制问题,通过对星载平台下空间高速平稳目标运动特性的分析,提出基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FrFT)和多项式拟合的高精度距离向压缩方法。该方法利用FrFT对空间目标的部分解调回波进行距离向压缩,并结合多项式拟合迭代获取随方位时间变化的径向速度,为距离向压缩提供精确的分数阶旋转角。与传统逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)距离向压缩方法相比,该方法能够实现高精度距离向压缩,从而提高成像质量。仿真实验验证了该方法的有效性。     

弹载SAR系统参数优化设计方法

通过建立弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统参数优化设计数学模型,提出了一种基于遗传算法(genetic algorithm, GA)的弹载SAR系统参数优化设计方法,解决了弹载SAR系统在确定弹道和多个系统指标非线性约束条件下的系统参数优化设计问题。该方法能够在满足系统指标(分辨率、幅宽、数据率、噪声等效后向散射系数等)要求的前提下,快速获取使图像性能最优的系统参数。同时,该方法还适用于方位向多波位模式的系统参数优化设计。基于典型工作参数的仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于复近似信息传递的多通道SAR成像方法

偏置相位中心天线(displaced phase center antenna, DPCA)技术作为一种实现高分辨率、宽测绘带宽的有效技术手段,被广泛应用于高性能合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统研制中。为了实现最佳的成像效果,DPCA雷达成像系统需要满足方位向均匀采样条件,否则会导致方位向等效相位中心的周期性非均匀分布,进而使用经典匹配滤波成像方法会产生严重的方位模糊。根据稀疏信号处理理论,本文提出了一种基于复近似信息传递(complex approximate message passing, CAMP)算法的多通道非均匀采样DPCA成像方法,可以有效地解决多通道SAR因非均匀采样所产生的方位模糊以及杂波干扰问题,实现对观测区域的高精度重建。仿真和实际数据实验验证了该方法的有效性。     

稀疏场景下SAR方位向随机丢失数据的迭代成像算法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)方位向随机丢失部分数据导致目标模糊和能量分散的问题,提出基于稀疏优化理论的重建成像方法.该方法主要针对稀疏观测场景的SAR方位向随机缺失数据的回波信号进行成像处理,利用SAR回波模拟算子,避免了二维回波信号矩阵变成向量的操作,从而减小了内存占用...     

SAR实时成像系统中方位向滤波器设计研究

方位向降采样滤波器作为机载合成孔径雷达（Synthetic Aperture RADAR，SAR）实时成像系统中关键组成部分之一，其性能将直接关系到图像质量的优劣。由于受到运算代价、存储开销的限制，方位向降采样滤波器的阶数不能很高。如何在滤波器阶数受限的情况下，设计出满足实时处理要求的性能优异的滤波器是一个值得研究的问题。针对机载SAR实时成像系统应用，提出了一种新的方位向降采样滤波器设计方法，引入增广拉格朗日函数实现了通带均方误羔曩小，阻带曩大误羔曩小准则的方位向降采样滤波器。计算机仿真验证说明了该设计方法的优越性，在同样阶数、同样存储开销的情况下，所设计的滤波器性能要优于纯粹的最大误差最小准则设计的滤波器，满足了机载SAR实时成像系统的要求。     

优化DPC-MAB SAR性能的自适应阵列配置技术

偏置相位中心方位多波束（displaced phase centers multiple azimuth beam, DPC-MAB）模式有效地提高了星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统的高分辨大测绘带(high resolution wide swath, HRWS)观测能力,但是脉冲重复频率（pulse repetition frequency, PRF）偏离均匀采样要求的最优值时,信号重构的性能会有恶化。依赖于有源相控阵天线灵活的波束形成能力,通过自适应地调整相位中心间距可以实现任意脉冲重复频率下的均匀采样,从而使得系统在信号重构、方位模糊抑制比以及信噪比等方面的性能得以优化。依赖于这样的阵列配置,还能够在无附加独立发射孔径的条件下实现多发多收（multiple-input multiple-output, MIMO）系统,进一步扩展系统功能。     

机动平台俯冲大斜视SAR脉冲重复频率设计

在机动平台俯冲段大斜视合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像中,传统脉冲重复频率(pulse repetition frequency, PRF)设计方法存在下限值过高导致数据录取量增加,且PRF值无法根据高度变化实时调整的缺陷。针对上述问题,首先构建机动平台俯冲大斜视SAR成像模型;然后提出一种新的基于等距离环的方位带宽计算方法,得到考虑运动及系统误差情况下的PRF下限值;最后提出分高度段动态选取PRF的新方法,根据平台位置动态调整较少次数的PRF值即可实现波束覆盖区内回波数据录取,解决了PRF值无法随高度变化实时调整的难题。     

MIMO雷达稀疏阵列优化设计方法

针对运动平台多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达应用中无法进行规则稀疏布阵, 传统的稀疏阵优化设计方法优化对象单一的问题, 提出一种利用多目标进化算法(multi-objective evolutionary algorithm, MOEA)进行阵列结构优化的方法。将MIMO雷达接收端的收发联合和差波束的旁瓣电平为优化目标, 使系统具有尽可能好的和差波束旁瓣抑制性能。仿真结果表明, 基于Pareto秩排序的MOEA的MIMO雷达稀疏阵优化设计可以使系统多种性能得到提升。     

基于滤波器组的星载SAR DPC-MAB技术方位向非均匀采样信号的重构

给出了基于滤波器组对方位向周期性非均匀采样信号重构方位向均匀采样信号的算法。该算法主要利用滤波器组重建信号的原理,由完全重建条件和已知的分析滤波器组得到合成滤波器组,通过得到的合成滤波器组对方位向周期性非均匀采样信号进行重构,得到均匀采样信号。该均匀采样信号被用来消除当多相位中心方位向多波束星载SAR在系统的脉冲重复频率(PRF)偏离理想值时进行成像而产生的成对虚假目标。通过仿真,证明了该算法的有效性。     

基于APES的超分辨广域成像算法

多普勒波束锐化(Doppler beam sharpening, DBS)技术可以快速地对广阔地面场景进行成像,但存在成像分辨率不高的问题。简单介绍了DBS的成像原理,建立了方位向超分辨的信号模型,并在此基础上提出一种新的超分辨广域成像算法。该算法将脉压后的回波信号建模为一系列不同多普勒频率散射点的叠加,利用幅度相位估计(amplitude and phase estimation, APES)方法对脉压后的数据进行多普勒分析,进行方位向的成像。仿真结果与实测数据表明,所提算法可以获得清晰的广域超分辨图像。     

长航时惯导系统的随机游走误差传播规律及抑制方法

角度随机游走（angle random walk, ARW）误差已成为制约长航时惯性导航系统精度的主要因素。为了减弱ARW对系统精度的影响,针对初始对准和长航时导航两个方面研究误差传播规律及抑制方法。仿真结果表明:ARW直接影响方位对准精度,在长航时的导航中,游走系数N所产生的速度振荡幅值与60N的常值漂移大致相当,姿态振荡误差中的24 h周期因素更为关键,ARW产生的经度误差发散项均方差随时间的平方根增长|系统可采用卡尔曼滤波削弱ARW所造成的对准误差,通过水平阻尼方法可以消除由ARW引起的位置误差中的振荡项。