基于路网信息辅助的多星编队系统SAR-GMTI动目标径向速度估计与重定位方法

针对混合多基线系统构型下由动目标高程导致的目标径向速度估计偏差和定位偏差问题，提出一种基于路网信息辅助的动目标径向速度估计与重定位方法。首先，利用目标邻域杂波样本估计动目标的高程干涉相位导向，并结合路网先验信息补偿目标成像位置与其真实位置之间的高程差；然后，采用自适应匹配滤波算法估计目标的径向速度，并进一步将目标径向速度估计及重定位结果与路网信息进行匹配，以消除虚假估计；最后，将目标径向速度估计与重定位结果用于辅助目标高程补偿，并通过迭代处理获得最终结果。基于多星仿真数据的实验结果表明，所提方法能够有效消除目标高程影响，提升多星编队系统在地形起伏背景下的目标径向速度估计和重定位性能。     

基于边缘检测的干涉SAR解相位模糊方法

相位解模糊是干涉合成孔径雷达三维成像的关键技术。基于边缘检测算法确定干涉图中干涉纹的位置来实现干涉相位的解模糊。为了提高干涉纹的检测精度 ,将纹线检测和纹线跟踪相结合 ,并采用了中值滤波和相对平均灰度梯度法进一步减小噪声。该方法具有无积累误差且稳定性好的优点。利用三峡地区的L波段SIR C并行轨道数据 ,运用上述方法实现了相位解模糊 ,获得了比较满意的相位展开图     

基于二维干涉式APES算法的分布式相参阵盲DOA估计

结合干涉雷达的天线结构和二维波达方向（direction of arrival, DOA）估计方法,提出一种基于二维干涉式幅相估计的分布式相参阵盲DOA估计算法。利用二维干涉式幅相估计算法的空间谱和模型阶数选择准则获得目标个数和目标方向余弦的粗估计;使用子阵间的相位中心偏移来获得目标方向余弦的精估计;针对分布孔径带来的测角模糊问题,采用双尺度解模糊算法实现分布式阵列的高精度方向估计。仿真结果验证了分布式相参阵的高精度测角性能及所提算法的有效性,也验证了分布阵DOA估计中存在基线模糊门限。     

基于干涉相位的两步法高精度无模糊时延估计

传统时延估计方法面临精度与分辨率的基本矛盾,难以一次性获得高精度无模糊的估计值。针对该问题提出一种基于干涉相位的两步法高精度无模糊时延估计方法。在得到信号互相位谱以后,首先利用Kalman滤波器增强干涉相位的抗噪声性能,在大频率孔径下得到无模糊低精度预估值,第二步利用该值作为先验模型引导单一频率上相时延的模糊度解算,在该步骤中充分利用信号频段内丰富的频率信息得到多个估计值,再采用基于中位数信任域的方法对多个结果统计平均,提升了频带利用率,并且进一步提高了估计精度。仿真结果验证了所提方法正确性和有效性,对于10 MHz且信噪比高于18 dB的信号,精度优于1 ps。     

干涉合成孔径雷达成像技术的研究

通过对干涉合成孔径雷达（ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍ ｅｔｉｃ Ｓ Ａ Ｒ）成像处理中解相位模糊和地形转换问题的研究,给出了一种有效的相位解模糊的方法,该方法具有良好的稳定性和较小的误差,且无误差传递。另外,提出了一种如何将干涉相位转换成地形高度的方法,该方法提高了干涉相位与地形高度之间的转换精度。利用美国 Ｎ Ａ Ｓ Ａ 提供的三峡地区的 Ｌ 波段的 Ｓ Ｉ Ｒ Ｃ的并行轨道数据,结合所提的方法,得到了局部区域的相对高度图。     

改进的联合子空间投影的InSAR干涉相位估计方法

提出一种基于联合子空间投影技术的新方法来进行干涉合成孔径雷达相位滤波。所提方法采用的联合观测矢量的优点是,在任意配准误差μ（不超过1个像素）的情况下,观测矢量所对应的协方差矩阵的噪声子空间维数都和精确配准时的噪声子空间维数相同。所提方法在采用联合噪声空间投影方法的同时,充分利用观测矢量中相邻分辨单元的相干信息,因此在降低相位噪声的同时,还具有自动配准合成孔径雷达图像的功能,进而实现相应像素间干涉相位的准确估计。实测数据及仿真数据的处理结果验证了所提方法的有效性。     

宽频程电侦阵列设计与二维DOA估计方法

在宽频程条件下,针对传统均匀阵列无法实现大角度范围内目标参数无模糊估计问题,提出宽频程电侦阵列设计及二维波达方向估计方法。该方法首先将平行互质阵列在垂直方向上扩展为双平行互质阵列;然后分别对两平行互质阵列进行虚拟阵列扩展,利用虚拟均匀线阵对目标来波方向余弦分量进行估计;最后采用方向余弦解模糊算法对模糊余弦分量进行解模糊处理,实现多目标角度参数的高精度无模糊估计。相对于传统宽频程阵列测向算法而言,所提方法无需参数配对,可实现宽频程范围内多目标参数的高精度无模糊估计。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于l1正则化的多通道滑动聚束SAR成像

提出了基于l1正则化的多通道滑动聚束合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)稀疏成像算法。该方法将偏置相位中心天线(displaced phase center antenna,DPCA)技术和l1正则化策略结合来解决非均匀采样带来的方位模糊问题,并利用方位距离解耦算法降低计算复杂度。当非均匀度较大时,所提方法相比于基于多普勒频谱重建的匹〖JP3〗配滤波器组方法能更有效抑制方位模糊,具有更大的距离向测绘带宽潜力。该方法能有效抑制噪声和旁瓣,提高目标背景比,从而提高成像性能。通过仿真和实际数据实验,验证了所提算法的有效性。     

无网格算法在相位展开中的应用

缠绕相位的展开是分析干涉合成孔径雷达数据的关键步骤,提出了一种利用无网格法进行相位展开的算法。该算法首先通过径向点插值无网格法计算出相位在划定支持域内的近似函数,然后在最小二乘意义下通过计算待展开相位点在支持域范围内的局部最佳近似值进行相位展开。由于结合了最小二乘法和无网格法的优点,该方法对于干涉图中质量较低区域同样可以进行有效相位展开,同时在很大程度上防止了误差的传递。最后通过仿真数据及实测数据验证了该算法的有效性。     

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。     

基于速度合成孔径雷达的海面舰船动目标成像方法

海面舰船成像技术在军事和民用领域应用广泛。针对海面动目标成像定位模糊的缺点,提出了使用速度合成孔径雷达（velocity synthetic aperture radar,VSAR）估计动目标速度频率的方法。首先,分析了VSAR的成像机理和限制条件,建立了基于相控阵雷达对海面舰船的成像模型;然后,采用多天线图像域的速率频率估计方法纠正方位向的偏移,采用图像熵算法完成目标图像的自适应聚焦;最后,利用该方法对海面运动舰船进行仿真计算。仿真结果表明,VSAR在处理大海域海面静动目标同时存在的场景下,可以甄别出目标所属类型,判断出动目标的运动趋势和航行轨迹。相比于传统的单通道SAR雷达和沿航迹干涉雷达算法,速度频率估计算法解决了方位定位精度不足的缺点,提高了大面积海域条件下的动目标舰船的定位性能,具有良好的应用前景。     

基于相参积累的捷变频雷达系统相位误差估计与稀疏场景重构算法

针对系统相位误差导致的捷变频雷达目标回波信号相参积累性能下降问题, 构建了系统相位误差下捷变频雷达目标回波信号相参积累模型, 并基于目标的距离-速度二维稀疏性建立了最小ℓ₁范数优化模型, 提出一种基于交替方向乘子法的系统相位误差估计与目标场景稀疏重构联合处理算法, 实现了系统相位误差和目标参数的精确估计。仿真结果表明, 在信噪比为20 dB的情况下, 该方法能够精确估计系统相位误差, 其估计误差在2°以内。同时，相比于逆合成孔径雷达相位自聚焦算法, 所提算法重构性能和计算效率均得到改善, 目标重构幅度均方差提高了10 dB, 运算时间减少到1/2。     

基于干涉相位的虚假目标鉴别算法

以具有地面动目标指示(ground moving target indication, GMTI)能力的三天线合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统为对象,研究了虚假目标的鉴别问题。在虚假目标干扰原理和动目标检测技术的基础上,分析了目标信号和干扰信号的干涉相位特征;利用真假目标的干涉相位特征差异,提取了两种稳健的鉴别特征量,提出了一种基于干涉相位的虚假目标鉴别算法,给出了鉴别处理流程、算法的应用条件及计算量和复杂度;最后进行了仿真实验验证。理论分析和仿真实验均表明该鉴别算法的可行性和有效性。     

基于回波数据的机载双天线InSAR运动补偿

基于定位定向系统(position and orientation system,POS)测量数据实现补偿不适用于基线非刚性的系统,因而研究了基于回波数据的干涉相位误差补偿方法——频谱分割方法,分析了干涉相位误差与载机姿态变化造成的斜距误差之间的关系,阐明了算法原理及适用条件.分析了算法的关键参数对补偿精度的影响,提出定量化的选取标准.基于相位误差随距离向变化的模型,改善了算法精度,给出了算法流程.最后利用该算法处理了实际机载双天线InSAR数据,结果表明该方法具有较高的精度,可以在缺乏测量数据的情况下完成干涉相位误差补偿.     

星载双站SAR运动目标加速度检测和估计

星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR)用于动目标检测和参数估计时,忽略动目标加速度的影响将会导致沿航迹速度估计的较大误差。给出了星载双站合成孔径雷达检测和估计地面运动目标加速度的算法,该算法主要利用运动目标相对于工作在Tandem模式下的星载双站SAR具有不同相对径向速度的原理,利用三孔径星载SAR估计径向速度的算法,估计出相对于星载双站SAR的不同径向速度。根据这两个径向速度和SAR视角之间的关系,计算出动目标运动方向和常数项切向速度,最后根据估计的调频斜率计算出切向加速度和径向加速度。仿真结果表明,该算法能正确地估计出具有加速度的动目标速度参数。     

基于联合像素模型的InSAR干涉相位稳健性估计

针对InSAR处理中存在图像配准误差时,由特征值估计噪声子空间维数失效的问题,提出了一种基于干涉相位和特征向量构造的投影矢量来确定噪声子空间维数,进而估计InSAR干涉相位的方法.该方法在图像存在配准误差时,不仅能够准确地估计出噪声子空间的维数,同时增强了联合像素方法估计干涉相位的实用性和稳健性.通过仿真数据和实测数据的处理结果验证了方法的有效性.     

基于短时傅立叶谱脊的相位图滤波算法及仿真研究

提出了一种基于二维短时傅立叶谱脊的相位图滤波方法.该方法首先将干涉相位数据转变成指数,利用一种新的局部频率估计方法对其进行局部频率估计,求取行列方向的最小和最大频率估计值,确定频率取值范围,选择高斯窗口尺寸;然后,通过二维短时傅立叶变换对指数数据进行处理,提取频谱峰值处频率,求其对应的相位;最后,采用仿真数据和Etna火山干涉数据进行试验,将算法与均值和Lee滤波方法进行了比较.试验结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且清除了残余点,有利于提高干涉测量的精度.     

基于优化回波数据的图像配准InSAR干涉相位估计

提出一种基于优化回波数据的自适应图像配准InSAR干涉相位估计方法.该方法充分利用相应像素对及其相邻像素的相干信息,通过获得的最优加权向量对SAR图像进行自适应配准处理,实现对回波数据优化从而获得地形干涉相位最优估计.实验结果表明了该方法有效性的同时,能够在SAR图像配准误差较大(可以允许达到一个分辨单元)的情况下,得到稳健的干涉相位估计结果.     

基于加权子空间拟合的干涉相位估计方法

提出复合导向矢量的概念,并通过对测量的信号子空间与复合导向矢量张成的子空间进行拟和,推导出一种基于加权子空间拟合思想的干涉相位估计方法,该方法具有自适应图像配准和降低相位噪声功能,因而可以在图像配准精度很差(可以允许达到一个分辨单元)的条件下准确地估计相应像素间的干涉相位.仿真和实验数据表明估计结果优于基于子空间投影方法的估计结果.     

虚拟孔径扩展的机载多通道雷达动目标检测

针对机载多通道合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)在方位孔径受限下地面慢速扩展目标检测性能下降的问题,提出了基于张量积的慢速扩展目标检测和径向速度估计方法。该方法首先在SAR图像域对多通道数据进行张量积操作;然后对扩展目标分布区域的张量数据利用修正的信号拟合方法(tensor product modified signal fitting, TP MSF)检测慢速运动目标,并估计目标径向速度,能有效避免天线方位孔径较小情况下传统自适应匹配滤波方法检测性能下降问题。仿真结果表明,该方法能显著提高低速区的动目标检测概率,同时具有径向速度估计精度高的特点。