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.     

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.     

一种快速重建多子阵合成孔径声纳CS成像算法

针对传统DPC近似引入的近距离目标散焦问题,提出了一种有效的多子阵合成孔径声纳(SAS)CS成像算法.首先,通过泰勒级数展开并保留其高阶项,将多子阵SAS双根号形式的距离历程等效为类收发合置项与收发分置畸变项之和,并由此推导出严格解析的点目标二维谱;然后,利用多子阵数据融合的方法对收发分置畸变项进行补偿,将多子阵合成孔径声纳信号转化为单阵收发合置的形式;最后,利用单阵收发合置CS算法实现了图像重建.仿真试验和实测数据的成像试验证明了算法的有效性.     

宽波束多子阵SAS线频调变标成像算法

针对现有基于窄波束假设的多子阵合成孔径声纳(SAS)成像算法忽略了非停走停时间和偏置相位中心误差的方位空变性,在宽波束条件下将导致成像质量下降这一问题,在考虑非停走停时间二阶方位空变性和偏置相位中心误差三阶方位空变性的基础上,提出一种适用于宽波束的高分辨多子阵合成孔径声纳线频调变标成像算法.该算法通过数据预处理将多子阵的回波数据转化为收发合置的形式,进而利用经典的单阵线频调变标算法实现高分辨多子阵合成孔径声纳复图像的重建,仿真试验和湖试实测数据成像结果验证了所提算法的有效性.     

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.     

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。     

聚束式SAR斜视模型子孔径CS算法

提出一种适合于大场景的聚束式合成孔径雷达(SAR)成像算法.该算法对经典的chirp scaling(CS)算法进行了改进,将雷达回波数据在方位向分为多个子孔径进行成像处理,对每个子孔径采用斜视等效距离模型,通过对回波信号在距离压缩过程中引入距离尺度变化,合理选择变尺度因子,消除了子孔径间距离拉伸尺度的差异.修正了相位补偿因子,使距离向压缩结果体现出方位时间.方位向压缩后,将各子孔径数据按时间先后排序拼接、运算,合成出全孔径分辨率图像.计算机仿真实验证明了该算法的有效性.     

基于十字型阵列的多频发射波束形成算法

针对平面接收阵阵元数量庞大导致的水下三维声学成像系统硬件开销和计算量过大的问题,提出了一种基于十字型阵列的三维声学成像的多频发射波束形成算法.该算法将发射波束方向划分为多个扇面,在每个扇面内依次向各波束方向发射不同频率的扇形波束信号,将发射次数从波束数减少到扇面数,从而缩短了扫描时间.仿真实验和计算量分析表明,文中算法能够获得与平面接收阵直接波束形成算法相同的波束性能,并且大幅降低了阵元数量和计算量.实际水下试验证明了该算法能够满足水下三维声学成像的实时性需求.     

便携式三维成像声纳的非网格化稀疏阵列技术

为降低便携式三维成像声纳系统的硬件开销,同时保证阵列的波束性能,提出了一种非网格化阵列稀疏方法.该方法基于十字型阵列,在模拟退火算法中加入阵元位置扰动,以实现对十字型阵列的非网格稀疏优化,降低阵元数量;引入多频发射和并行子阵接收波束形成算法,构建模拟退火算法中新的能量函数,以保证十字型稀疏阵列具有成像实时性以及较低的计算需求.最后利用该方法对100+100的十字型阵列进行稀疏优化.实验结果表明,该方法获得的非网格化稀疏阵列能够获得预设的波束性能,并具有成像的实时性和较低的计算需求;与现有文献相比,在保持相同波束性能的条件下,该稀疏阵列具有最少的阵元数量.     

基于传播算子的宽带近场源二维参数估计算法

针对宽带线性调频近场源参数估计问题,提出一种基于非相干子空间算法的方向角和距离二维参数估计算法.该算法将宽带信号分解成若干个窄带信号,对每个窄带信号构造MUSIC谱函数,并通过谱峰搜索法估计方向角和距离二维参数,使用传播算子(Propagator Method,PM)直接估计接收信号的噪声子空间,构造谱函数,而不需要进行奇异值分解,可有效降低非相干子空间算法的计算量.该算法具有较高的估计性能,仿真实验证明了算法的有效性.     

基于虚拟阵元设计的稀疏基阵的水下正视声学成像

成像帧速率低、系统复杂是声学传感器基阵水下正视声学成像方法存在的主要问题.提出一种基于稀疏传感器基阵成像的方法,能提高成像速率和降低系统复杂性.该方法通过虚拟阵元技术优化设计2-D稀疏传感器基阵,并采用发射基阵同步发射编码信号和接收基阵同步接收回波信号的收发方案.仿真结果表明:与多子阵成像方法比较,该方法能够减少系统的复杂性和保证成像质量.     

基于运动补偿的机载MIMO-SAR高分辨成像算法

机载多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)可以实现高分辨成像,但不可避免的存在运动误差补偿的问题。对多子带并发的机载MIMO-SAR系统进行研究,首先建立并分析了MIMO-SAR运动误差模型;然后提出了一种扩展的MIMO-SAR运动补偿距离徙动算法(RMA),通过改进的Stolt映射将距离徙动校正与方位向聚焦分开,并结合两步运动补偿技术对MIMO-SAR回波数据的运动误差进行校正,消除了运动误差带来的影响;最后在空频域对各子带信号进行带宽合成实现了距离向高分辨。用该算法对散射点目标和面目标进行了成像仿真,验证了其在处理带有运动误差的MIMO-SAR回波数据中的有效性。     

多接收阵合成孔径声呐CZT成像算法

针对多接收阵合成孔径声呐(SAS)收发阵元是空间分开的,双根号之和形式的距离历程导致点目标二维谱解析表达式求解困难这一问题,在"非停走停"模式下建立了多接收阵合成孔径声呐距离历程模型,并采用级数反演的方法推导了点目标的精确二维谱.分析距离徙动后发现:可以通过近似将其变为斜距变量的线性函数,进而利用Chirp-z变换进行距离徙动校正,避免了插值处理,提高了算法效率,保证了相位保真度.仿真实验和实测数据测试验证了本文算法的优越性.     

多子阵合成孔径声呐成像研究

针对多子阵合成孔径声呐(SAS)成像运算量大及忽略相位误差导致的成像效果不佳等缺点,该文在深入分析了多子阵SAS的两类系统相位误差基础上,分别提出了改进的逐点和逐线成像算法,形成了新的多子阵SAS系统方案设计。新方法在提高测绘率同时,能够显著降低运算量并改善成像效果,仿真实验也证明了新方法的正确性。     

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.     

基于二维指数脉冲压缩变换的SAR成像算法

传统的合成孔径雷达(SAR)系统一般采用经典的匹配滤波器实现距离维和方位维的二维脉冲压缩变换,其基于匹配滤波器的系统带宽导致系统分辨率是有限且固定的.当对输出信噪比和目标时延分辨率有不同要求时,具有可变指数的指数滤波器可根据具体需求在充分保证输出信噪比的情况下产生高于匹配滤波器的目标分辨率.本文基于指数滤波器将距离维和方位维上的二维指数脉冲压缩变换应用于SAR成像算法,即先后将信号通过距离维和方位维指数滤波器,以实现SAR高分辨率成像.仿真结果表明,该算法在距离维和方位维两个维度都具有比传统SAR算法处理结果更窄的主瓣宽度和更低的旁瓣高度,有效提高了距离维和方位维的分辨率.     

多接收子阵合成孔径声呐图像坐标校正

为了解决合成孔径声呐(SAS)成像中图像域与信号域中的方位向参考原点不统一会导致图像方位坐标偏移,距离向参考原点不统一会导致图像距离向坐标偏移且方位向散焦的问题.首先根据不同的发射阵位置,建立了多接收子阵SAS通用的几何模型;然后根据SAS图像的方位向与距离向坐标偏移特性,分别提出了方位向与距离向坐标校正方法;最后通过...     

基于波数能量谱的海面风向反演算法

为提高应用X波段导航雷达反演海面风向的适用性和精度,针对现有局部梯度法反演海面风向存在无法自动寻找到合适的缩减图像分辨率,导致风向反演结果不稳定的问题,提出基于波数能量谱的海面风向反演算法.首先,应用风场成像特征,将包含风条纹的海面静态特征提取出来;其次,应用二维离散傅里叶变换获得海面静态特征的能量谱;最后,利用风条纹尺度特性,构建波数能量谱带通滤波器,将风条纹能量谱提取出来,从而得到海面风向.通过实验将本文算法、局部梯度法与风向标实测数据比较分析,表明本文算法反演适用性达到99%,反演精度提高了58.97%.