频率源误差对地球同步轨道SAR成像性能影响分析

频率源相位误差作为合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统的一种时间去相干因素,对不同SAR系统的成像性能影响不同。对于低轨单基SAR系统,频率源相位误差通常可以忽略。而地球同步轨道(geosynchronous earth orbit, GEO)SAR系统具有更长的脉冲时延和合成孔径时间,此时频率源相位误差对成像性能的影响将不能被忽略。本文分析了频率源相位误差对GEO SAR系统成像性能的影响,并据此给出了GEO SAR系统对频率源相位特性的要求。     

无源双基地雷达随机初相补偿及误差影响分析

分析了在无源双基地脉冲雷达中,利用从直达波信号中提取的初始相位来补偿目标散射回波随机初相的过程。指出了由于接收通道噪声和天线噪声的存在,从直达波参考信号中提取的初始相位是一个随机变量。为使相位补偿误差影响分析结果并不依赖于哪一种特定的相位同步方案,给出了相参积累过程的一般数学模型和相位补偿误差的概率密度函数,推导了系统互模糊函数处理后的峰值输出,定义了相参积累损耗以分析相位同步误差的影响,并根据数学模型数值分析了不同信噪比条件下的积累损耗。结果表明,当直达波信噪比为30 dB时,相位补偿误差带来的信噪比损失约为0.3 dB,而当直达波信噪比大于40 dB时,相参积累损失可以近似忽略。     

双基地星载SAR系统设计中的重要参数选择

测绘带宽度、脉冲重复频率的大小和双基地基线的长度是双基地合成孔径雷达系统设计和成像仿真的重要基础和基本依据,从信号处理的系统性观点出发,对这三个参数进行了详细的研究,将单基地合成孔径雷达的有关结论推广到双基地系统;基于双基地合成孔径雷达方程和卡西尼曲线的特性,分析了双基地基线的选取对测绘带面积受损程度的影响,以及对发挥抗电子干扰性能的影响。     

基于微增量二维谱的OMEGA-K双基SAR成像算法

结合OMEGA-K算法和微增量双基二维谱算法实现双基合成孔径雷达成像。使用微增量算法获取斜距历程低阶泰勒展开驻相点,通过求解此驻相点与斜距历程高阶泰勒展开驻相点之间的微增量,来获取高阶展开驻相点的近似解,并以此为基础得到二维谱。应用角度不变假设,通过对此二维谱的数学分析和适当处理,使之可以应用于OMEGA-K算法中,实现双基聚焦成像,并对不变区域大小进行分析。仿真实验处理结果验证了所提算法的有效性和正确性。     

基于严格解析谱的同轨双基SAR的CS成像算法

针对双基地合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)包络徙动的空变问题,提出一种同轨等速双基构形下基于几何关系公式方法推导出的严格解析双基频谱的线频调变标(chirp scaling, CS)成像算法,不同于波数域的成像算法,整个成像过程不需要进行插值运算,在频域聚焦实现快速成像。高精度的双基频谱使得其对基线的长短不再敏感,可以进行长基线情形下的数据处理。仿真实验验证了本文算法的有效性。     

基于FM广播照射源的无源雷达直达波干扰抑制

利用FM广播照射源的双基地雷达具有良好的“四抗”性能。对该体制雷达的特点：存在直达波干扰问题进行了分析；提出了空-时-频域的综合解决方案：即在空域内使用天线自适应干扰置零，在时域内通过通道均衡和自适应干扰对消以及在频域内进行长时间相干积累等技术；最后给出了基于FM广播照射源的一个实验系统，利用该实验系统采集的数据进行仿真，仿真结果验证了该方法的有效性。     

DDS高稳高纯频谱频率源技术

本文简述了ＤＤＳ的工作原理及发展趋势，分析了ＤＤＳ的优缺点。极细微步长、极短的跳频时间是ＤＤＳ特有的品质；幅度量化及相位截取引入的杂散是ＤＤＳ固有的噪声。低相位噪声时钟信号及优良的电路技术是获得ＤＤＳ高纯频谱的关键。ＤＤＳ在雷达频率合成器，尤其是在相控阵雷达中，有广阔的应用前景。     

弹载平台聚束SAR成像脉冲重复频率设计

针对弹载平台高速、非水平非匀速直线运动和对目标区域大斜视角观测的特点,对影响脉冲重复频率（pulse repetition frequency,PRF）设计的模糊性限制、发射脉冲的遮掩、天底回波干扰等主要因素进行了详细分析,推导了平台非理想运动和视角状态下最大瞬时多普勒带宽和天底回波可忽略的速度俯仰角范围的简单表达式。提出了一种基于穷举法的聚束合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）成像导引头PRF设计方法,该方法在同时满足距离和方位上不模糊的情况下,发射最少个数的PRF实现对雷达波束覆盖区域无距离遮挡观测。通过仿真产生的聚束SAR成像导引头弹道,验证了分析的正确性和设计方法的有效性。     

相位舍位对直接数字频率合成杂散特性的影响

现代通信系统对频率合成源的技术指标提出了越来越高的要求 ,如相位噪声和杂散抑制等。由于相位舍位会导致直接数字频率合成器 (DDS)的输出产生杂散 ,使其频谱特性恶化。用傅里叶变换方法对在相位舍位情况下的DDS输出频谱的杂散特性进行了理论分析 ,分析结果与实验结果相吻合。     

弹载双基前视SAR建模及运动/同步误差分析

弹载双基前视合成孔径雷达（missile-borne bistatic forward-looking synthetic aperture radar, MBFL-SAR）是一种将双基前视SAR成像体制应用于弹载平台的新型SAR成像模式,可实现弹载雷达末端俯冲阶段全程二维成像、自主寻的精确制导。结合MBFL SAR的运动特点,建立了高动态条件下的回波距离模型,并就多普勒频率和多普勒调频率等参数与常规低速双基平台模式进行了对比分析。在此基础上建立了高动态条件下存在运动误差情形的斜距历程、多普勒频率及多普勒调频率误差模型和同步误差模型,并基于误差对MBFL-SAR成像的影响给出了运动参量的约束条件和同步误差的精度要求。仿真结果验证了误差模型的正确性。     

Precise time frequency synchronization technology for bistatic radar

A complete method of synchronization technology of bistatic radar using global position system （GPS） is presented. The pulse per second signal （1PPS） is elaborately modified to increase the time synchronization precision and keep loop locking. A very high time synchronization precision is achieved. Using the modified 1PPS to discipline the local OCXO, the reference frequency signal achieves both high long term stability （LTS） and short term stability （STS） properties. An algorithm, named phase abrupt change CFAR is presented to restrain the 1PPS phase abrupt change and keep loop locking. The experimental results indicate that this time and frequency synchronization method is effective and the time synchronization precision of the synchronization system can be improved from ±100 ns to ±25 ns. In addition, the phase noise is improved to 20 dB.     

机载双站合成孔径雷达模糊函数分析

针对机载双站合成孔径雷达的几何构型,推导了任意构型双站SAR模糊函数的表达式。根据该表达式,对单站、平行双站和任意构型双站SAR系统的模糊函数进行了仿真分析。仿真结果表明：单站SAR的模糊函数仅由发射信号的带宽和天线尺寸决定,双站SAR的模糊函数受到其几何构型、接收机、发射机各自速度的影响,而且还和目标点的位置有关。仿真结果验证了该函数的正确性,为双站SAR的构型设计提供了依据。     

一种改进的双基地SAR数值计算传递函数成像算法

针对收发平台等速度平行飞行双基地SAR条带工作模式,提出了一种改进的双基地SAR数值计算传递函数成像算法.算法通过数值计算得到双基地二雏传递函数,通过场景坐标系向方位-斜距平面的映射校正了原算法中存在的沿距离变化的方位位置畸变,进而采用常规单基地SAR成像处理流程实现对双基地SAR回波数据的成像处理,最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.由于距离徙动校正不需要插值计算,因此计算效率较高,适合进行高速并行成像处理.     

Improved chirp scaling algorithm for parallel-track bistatic SAR

The curvature factor of the parallel-track bistatic SAR is range dependent, even without variation of the effective velocity. Accounting for this new characteristic, a parallel-track chirp scaling algorithm (CSA) is derived, by introducing the method of removal of range walk (RRW) in the time domain. Using the RRW before the CSA, this method can reduce the varying range of the curvature factor, without increasing the computation load obviously. The azimuth dependence of the azimuth-FM rate, resulting from the RRW, is compensated by the nonlinear chirp scaling factor. Therefore, the algorithm is extended into stripmap imaging. The realization of the method is presented and is verified by the simulation results.     

适于"Tandem"模式双基地SAR修正距离多普勒算法

基于"Tandem"模式双基地SAR几何关系及其信号模型,完成了对距离多普勒算法在"Tandem"模式双基地SAR中的扩展,给出了一种适用于该模式下的修正距离多普勒算法,详细地推导成像算法的每个步骤,成功地解决了由于接收、发射平台分置而产生的不同于单基地SAR的距离徙动校正和方位聚焦问题。仿真表明在任意双基地角情况下,该算法均能得到很好的成像结果。     

Phase synchronization processing method for alternating bistatic mode in distributed SAR

In the distributed synthetic aperture radar(SAR),the alternating bistatic mode can perform phase reference without a synchronization link between two satellites compared with the pulsed alternate synchronization method.The key of the phase synchronization processing is to extract the oscillator phase differences from the bistatic echoes.A signal model of phase synchronization in the alternating bistatic mode is presented.The phase synchronization processing method is then studied.To reduce the phase errors introduced by SAR imaging,a sub-aperture processing method is proposed.To generalize the sub-aperture processing method,an echo-domain processing method using correlation of bistatic echoes is proposed.Finally,the residual phase errors of the both proposed processing methods are analyzed.Simulation experiments validate the proposed phase synchronization processing method and its phase error analysis results.     

Nonlinear RCMC method for spaceborne/airborne forward-looking bistatic SAR

In the spaceborne/airborne forward-looking bistatic synthetic aperture radar (SA-FBSAR),due to the system platforms’ remarkable velocity difference and the forward-looking mode,the range cell migration (RCM) not only depends on the target’s twodimensional location,but also varies with the range location nonlinearly.And the nonlinearity is not just the slight deviation from the linear part,but exhibits evident nonlinear departure in the RCM trajectory.If the RCM is not properly corrected,nonlinear image distortions would occur.Based on the RCM model,a modified two-step RCM compensation (RCMC) method for SA-FBSAR is proposed.In this method,firstly the azimuth-dependent RCM is compensated by the scaling Fourier transform and the phase multiplication.And then the range-dependent RCM is removed through interpolation.The effectiveness of the proposed RCMC method is verified by the simulation results of both point scatterers and area targets.     

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。