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.     

基于惯导及原始数据的多普勒参数估计

为了解决平台存在高速俯冲运动时合成孔径雷达(SAR)的杂波锁定问题,提出一种基于惯导及原始数据的改进多普勒中心估计方法.该方法通过高精度惯导提供的姿态及速度信息来估计出多普勒模糊数,并结合原始回波数据对多普勒中心频率的小数部分进行精确估计,在两者的共同作用下可以估计出高速俯冲运动下SAR的多普勒中心频率偏移.仿真结果表明,在惯导数据存在一定误差时,该方法估计得到的多普勒中心频率精度优于直接用惯导数据的估计结果,计算量优于仅依据原始回波数据的估计方法.     

一种高精度的扩频信号多普勒估计方法

在分析BPSK扩频接收机基带信号特性的基础上,提出两项对Rife算法的改进,及利用改进的Rife算法与DFT系数分析相结合的多普勒频率估计方法.该方法在串行伪码搜索,FFT并行分析扩频信号的多普勒流程的基础上,增加对DFT的插值和相位分析,实现了一种提高多普勒估计精度的算法.附加的处理计算量小、复杂度低,易于硬件实现.     

调频步进波形的ISAR回波建模和成像

研究调频步进波形逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）回波建模和成像的方法,在剖析调频步进雷达信号的数字信号处理方法基础上,建立连续运动目标多散射点的回波模型,提出了用调频步进雷达信号实现连续运动目标的逆合成孔径成像的方法和信号处理方案。通过多个散射点组砀目标的记真,得到不同程度下的目标像,仿真结果证明调频步进波形实现ＩＳＡＲ成像是可行的。     

基于稀疏采样的调频率估计与多目标ISAR成像

针对目前多目标成像中关于信号调频斜率估计的算法存在着采样频率过大,以及短时条件下精度不高的问题,结合压缩感知理论,提出了一种基于稀疏采样的回波信号调频率估计与多目标ISAR成像方法。首先,根据目标回波信号的特点构造超完备稀疏基,将信号投影到该稀疏基上,利用高斯随机矩阵对分解后的信号进行欠采样,采用FOCUSS稀疏重构算法,精确提取出信号的调频斜率;然后,利用估计出的调频斜率对多目标回波信号中各个目标的回波分量进行分离和补偿;最后,基于稀疏采样对各个单目标分别进行成像。仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。     

提高多普勒雷达测速估计精度的方法

针对连续波多普勒雷达外弹道测速的特点,为了解决频率分辨率与采样频率影响多普勒雷达速度测量精度的问题,提出应用快速傅里叶变换的频谱分析法.该方法基于目标弹道升、降规律对估计频率进行线性调整,能有效提高多普勒雷达的作用距离、测试精度和抗干扰能力,避免由于频率分辨率不够而出现连续相同的速度值.利用信号相邻两次截断后的频谱相位信息能提高频率估计精度.仿真结果和外场试验表明该方法在较低信噪比下,仍可以得到很高的频率估计精度.     

基于匹配傅里叶变换的舰船目标成像算法

为解决逆合成孔径雷达(ISAR)对非合作、机动目标成像时的散焦问题,提出利用瞬时多普勒参数估计补偿相位的成像方法.分析舰船目标的回波特性及其偏航、俯仰、侧摆等转动分量引起的多普勒非线性变化,将回波近似为噪声和杂波背景下的多分量线性调频信号.比较二阶、二步两种匹配傅里叶变换的多普勒参数估计精度.蒙特卡罗实验验证.二步匹配傅里叶变换均具有更好的多普勒分辨力,估计误差较小.利用匹配傅里叶变换估计多普勒频率完成瞬时成像的方法,去除了传统算法中的严重散焦现象,提高了聚焦性能,可获得舰船目标在观测时间内的姿态变化.仿真实验及实测结果验证了该方法的有效性.     

基于频移迭代的微波多普勒谱中心频率估计算法

为了准确估计回波多普勒谱的中心频率,提出了一种基于频移迭代的中心频率估计方法.该方法以谱矩法估计频移为初值,逐次改变积分区间,在每次迭代中都利用谱矩法估计其频移,直至估计的频移结果收敛,并将该结果作为中心频率.仿真结果表明:相比于目前常用的谱矩法和最小二乘多项式拟合法,频移迭代法估计中心频率效果更佳,其平均绝对误差和均方根误差均更小,且该方法估计精度不受频率分辨率约束.将该方法应用于微波多普勒测波雷达中,并得到了海浪参数.实验结果证实:利用频移迭代法估计中心频率,可以探测得到更准确的有效浪高和平均浪周期.     

基于多普勒频率的脱靶量参数估计性能分析

对基于多普勒频率的脱靶量参数估计方法的可观测性及估计性能进行了分析. 基于导弹在接近靶标轨迹段做匀速运动的假设,证明了利用时序多普勒频率进行脱靶量参数估计方法的全局可观测性,推导了频率估计存在满足零均值高斯分布的误差时估计参数的克拉美罗界(CRLB),并通过数值计算方法对影响估计参数CRLB的因素进行了仿真分析,仿真结果证明了该推导结果的正确性,给出了该方法在给定系统参数条件下不同脱靶量参数的估计性能,为利用此方法的脱靶量测量技术提供了参考.      

利用小波变换提取多普勒信号的最大频率

提出了利用小波奇异点检测提取多普勒信号最大频率的方法,并通过对模拟多普勒信号、实际多普勒信号最大频率的估计比较,表明小波变换法在最大频率估计中有较高的精度。     

基于FPGA的SAR原始数据实时压缩系统设计与实现

文章讨论一种基于FPGA,并采用分块自适应量化(BAQ)算法的SAR原始数据实时压缩处理系统的设计方法,该设计可大大提高实时压缩处理系统的性能,降低数据率,突破卫星下传数据率的限制。BAQ模块内部采用4路并行处理的逻辑结构来计算数据块的统计特性;优化设计量化电平实时计算乘法器资源、量化比较逻辑结构;当I/Q两路采用多模块分时复用模型时,可使整个系统压缩处理能力成倍增加。通过测试表明,BAQ模块的最高运行速度可达到149 MHz,单个模块处理能力已达到1 Gbps以上,其中压缩比8/3时信号失真噪声比(SDNR)大于14 dB。     

星载合成孔径雷达信号的多普勒调频斜率的估计

提出基于Radon-Ambiguity变换估计星裁合成孔径雷达的多普勒调频斜率的方法，并与常用的时频域估计星栽合成孔径雷达的多普勒调频斜率的方法——基于Wigner-Ville变换估计方法进行了比较。     

基于高分三号卫星的实时船舶检测算法

针对目前在轨星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)船舶检测主要基于地面处理平台,无法满足星上实时任务规划发展需求的问题,基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)处理架构,设计了一套用于星上实时处理系统的SAR船舶目标检测算法.结合星载SAR对海观测典型参数指标,在现有处理平台架构上优化所设计算法,最终形成可用于星载SAR船舶目标实时处理系统的检测算法.通过高分三号的59幅SAR图像数据详尽的验证所设计算法的性能.测试结果表明,算法满足系统的可行性和时效性需求.     

合成孔径雷达定点CS算法量化噪声分析

为了实现星载合成孔径雷达(synthetic apertureradar,SAR)成像处理器小型化和实时信号处理,该文重点研究定点运算和有限字长存储引入的量化噪声。根据chirpscaling (CS)成像算法,建立了CS算法定点运算的量化误差模型,分析了处理流程中的量化噪声,推导了系统输出噪信比与系统字长、FFT长度等参数之间的关系。采用不同系统字长对Radarsat-I数据成像,图像质量分析与所述理论一致,结果表明:通过计算处理流程的噪信比,可实现定点SAR成像处理器系统字长等关键参数的设计。     

星载合成孔径雷达实时快视成像系统

给出了一种基于多数字信号处理(DSP)并行处理技术的星载合成孔径雷达(SAR)快视成像系统设计,比较了多种星载SAR成像算法.针对某星载SAR参数提出了优化的实时算法流程,系统实现了对L波段星载SAR距离向1/4降分辨率和方位向四视实时成像处理.通过仿真和实测数据,分析和验证了系统成像结果.     

SAR成像系统中的多视处理及多普勒调频斜率的估计

对SAR图象中纹斑噪声的统计特性进行了详细的数学推导,同时对消除纹斑噪声的成像辅助技术——多视处理进行了深入研究,并利用基于多视处理的子孔径相关算法,对SAR系统的多普勒调频斜率fR进行了估计,将其用于成像,其精度和效果都令人满意．     

星载合成孔径雷达成像斜地校正算法研究

根据星载合成孔径雷达(SAR)斜地校正模型和校正原理,提出了基于离散傅里叶变换(DFT)的频域sinc插值算法.将SAR图像沿距离向做离散傅里叶变换,在不破坏原信号频谱的条件下,进行频谱中心补0,再做逆傅里叶变换,完成对图像的插值.用该方法对复图像和灰度图像进行斜地校正,证明两种不同图像的sinc插值方法在效果上是一致的,均可完成对能量图像的插值.用Radarsat的数据成像,对复图像、求模图像和量化灰度图像进行频域sinc插值,验证了算法的可行性和有效性.     

一种SAR的点目标回波生成方法

根据星载SAR的运动规律及成像机理，建立了地球椭球、卫星椭圆轨道、卫星三轴姿态抖动模型，给出点目标的模拟方法，得到点目标的模拟数据；采用改进的R-D算法对该数据进行了成像处理，得到了点目标的成像结果。     

一种基于保留边缘的SAR图像相干斑滤除方法

研究一种能保持边缘的星载ＳＡＲ图像相干斑噪声滤除方法,常规滤波算法在滤除噪声的同时也带来了图像边缘模糊问题,利用多种检测图像边缘算法的有机组合,首先提取出图像边缘,然后将边缘从图像中剔除,对剩下的无边缘噪声图像用改进Ｌｅｅ滤波法进行噪声抑制,再把边缘图像加入,最后得到了能保持边缘的ＳＡＲ图像相干斑滤除图像。用实际数据进行检验,并和常规方法得到的结果比较,验证了本算法的有效性。     

星载聚束式合成孔径雷达线性调频信号的频率Scaling算法

将频率Scaling算法(FSA)引入到聚束式星载合成孔径雷达(SAR)成像应用中，提出了直接对距离向线性调频信号进行频率Scaling操作来完成距离向聚焦的方法，并采用方位压缩的办法来解决方位向脉冲重复频率(PRF)过高的问题．点阵目标实验仿真结果证明了该算法的可行性和有效性．