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.     

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.     

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.     

基于惯导系统的多接收子阵SAS运动补偿

建立了利用惯导系统解算运动误差的通用模型,提出了在非停走停模式下的多接收子阵合成孔径声呐逐点运动补偿算法,解决了惯导系统数据与SAS数据融合问题.通过仿真分析了进动误差、侧摆与升沉误差和角度误差三类运动误差对成像质量的影响.对海试试验数据的成像处理表明:采用本文算法可有效改善成像质量,从而验证了提出的运动误差解算方法与运动补偿算法的有效性.     

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.     

一种改进斜视宽带合成孔径声呐ωk成像算法

针对斜视合成孔径声呐成像过程中由于非零多普勒中心频率使二维波数谱发生倾斜,增加了方位波数谱处理的复杂度,降低了数据的利用效率和成像质量问题,提出了一种改进的ωk成像算法.通过多普勒中心频率校正以及波数域坐标旋转,构建出等效的正侧视成像几何模型;再通过分别在距离和方位波数域进行插值的方式,将宽带斜视条件下的二维波数谱转化为宽带正侧视条件下等效的正侧视波数谱;最终通过二维逆傅里叶变换实现图像的聚焦.该算法避免了宽带斜视条件下ωk算法要求的大量的补零和数据移动操作,简化了方位波数谱的处理过程,提高了数据利用和处理效率.点目标仿真数据处理结果验证了该算法的有效性和实用性.     

基于2D-SOONE算法的MIMO稀疏面阵二维成像

为了解决采用传统的1D-CS算法进行分维处理时丢失耦合信息导致越单元徙动、影响成像质量且运算时间长的问题,研究了接收阵元整行整列稀疏的MIMO面阵结构特性,分析了该稀疏面阵所接收回波信号的二维联合稀疏特性,采用2D-SOONE算法对回波信号进行二维联合重构,算法采用序列一阶负指数取代传统SL0算法的高斯函数,拓至二维并利用梯度投影求解,具有二维联合重构性能的同时提高重构精度。通过实验,仿真了该算法在不同阵列稀疏度、不同信噪比下用于MIMO稀疏面阵的成像效果。仿真结果表明,2D-SOONE抑制了传统的1D-CS算法的越单元徙动问题,减少了运算时间,且成像质量较2D-SL0更优。     

基于TR技术的sin-FDA-MIMO距离角度联合估计

多输入多输出正弦频控阵雷达能够对目标在空间中的距离和角度进行二维估计,如何提高二维估计的精度变得尤为重要。为了提高sin-FDA-MIMO目标距离角度联合估计精度,本文引入时间反转技术,利用信号多路径传播的空间多样性来提高距离角度估计算法的性能。本文首先分析了sin-FDA-MIMO的接收信号模型,其次推导了基于TR技术的sin-FDA-MIMO雷达的接收信号模型,对两种信号接收模型分别采用Capon和MUSIC算法进行单目标和两目标距离和角度的估计。最后仿真验证了本文结论的正确性。     

基于级数反演谱的多子阵距离多普勒算法

针对现有基于级数反演谱的多子阵成像算法具有子阵依赖的特点,须分别对每个子阵成像,从而导致计算效率低下的问题,提出一种基于级数反演谱的多子阵距离多普勒成像算法.该算法先将每个多子阵信号搬移至相同的最短斜距;然后忽略子阵间距离徙动项、方位调制项和二次距离压缩项,这样就能够通过方位重构的方式将多子阵信号转变成单基信号,因此仅须对单基信号进行一次成像处理就能得到成像结果;最后通过计算机仿真实验和实测数据表明:在相同条件下,该算法能够获得与现有算法一样的成像效果,并能够获得高达80%子阵数的加速比.     

适用GEO SAR的改进ωk算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达（GEO SAR）"停走"假设失效,回波信号距离和方位二维空变性严重问题,本文引入考虑"停走"假设误差的回波信号模型,提出了一种适用于GEO SAR的改进ωk算法,该算法分别在距离维和方位维采用新的频率轴映射和非均匀快速傅里叶变换（NUFFT）去除了距离向和方位向信号的耦合,实现了适应距离和方位二维空变的方位向压缩.仿真实验验证了所提算法的有效性.