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。     

星载并轨双基地合成孔径雷达Chirp Scaling成像的方位向Fourier变换

利用距离向和方位向变换相对独立的特点,提出一种处理双基地二维点目标谱的新方法.根据双基地距离模型的近似表达式和精确表达式,在波数域中,分别得到距离向和具有闭合形式的方位向频谱.引入一种Taylor级数展开式,将双基地二维点目标谱展开为距离向频率的幂级数,然后使用驻定相位原理处理距离向逆Fourier变换.在Range-Doppler域中,对信号表达式中的距离向时间作因式分解,构造出双基地Chirp Scaling算法的等效调频斜率和弯曲因子.仿真结果表明,所推导出的二维点目标谱具有较高的近似精度;所构造的并轨双基地Chirp Scaling算法具有较好的成像性能.     

任意构形双基SAR的频域分析与成像

任意构形双基SAR由于其灵活性等特点,成为SAR的重要研究方向之一,一种典型的任意构形双基SAR就是星机混合模式．任意构形双基SAR的斜距历程是发收斜距历程的双根号之和,且具有距离和方位二维空变特性,在建立点目标的频率域模型方面遇到了新的困难．由于发收斜距历程的差异,它们对总的瞬时Doppler频率的贡献是不同的,随距离、方位和Doppler历程而变化．因此,文中在建立任意构形双基SAR点目标频域模型时引入了代表发收雷达对总的瞬时Doppler频率贡献差异的双基参数——瞬时Doppler贡献比,并根据其物理意义求得了它随发收平台运动参数、目标位置和频率变化的近似解,然后利用驻定相位原理和Taylor级数展开法建立了具有任意构形特性的双基SAR点目标的频域模型．并对此频域模型的距离向和方位向的空变性进行了分析,给出了解决任意构形双基SAR成像时二维空变问题的chirp—z频率域成像算法．最后通过机载和星机构形下的仿真验证了此频域模型的准确性和成像方法的有效性．     

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.     

基于双基ISAR的空间高速目标成像分析

讨论了空间高速运动目标在地基双基地逆合成孔径雷达(Bi-ISAR)系统下的成像算法。首先给出了地基双基ISAR的系统模型及其目标回波信号形式,其次分析了空间目标运动对双基ISAR二维分辨率的影响,在此基础上对回波信号进行分析和处理,通过数学推导得出当目标高速运动时,其回波信号中将产生距离展缩项以及不可忽略的残余视频相位项和脉内走动因子,此后采用构造补偿函数的方法对这些影响成像质量的因素进行补偿,并应用Keystone变换消除成像结果中的越距离单元徙动现象且给出了整个成像处理流程,最后通过对卫星目标的成像仿真验证了文中所分析的距离展宽项和脉内走动因子对目标二维像的成像影响,对补偿前后目标像的比较说明了文中补偿算法的有效性和实用性。     

同航线双基合成孔径雷达成像的频域分析

近十年来,分布式小卫星雷达受到广泛关注.有一种低成本的方案是用一组小卫星跟随某一在轨卫星,小卫星上只有接收设备,用来接收在轨卫星发射的信号.已有的小卫星编队方案有Cartwheel,Pendulum和Tandem-X等.这些构形中,小卫星与主星的间距有的达数万米或更远,对它们接收的回波数据进行成像不同于单基合成孔径雷达(SAR).文中以沿航向排列的Tandem-X为例,分析这类双基SAR的成像算法.首先利用瞬时频率的概念,并引入双基角这一变量,精确推导出双基SAR回波信号的二维频域表达式;然后对双基角采取一定的近似,给出了一种双基距离徙动成像算法(RMA),并详细分析了此近似条件的适用范围.最后用仿真结果验证了所提方法的有效性.     

基于深度展开的SAR大斜视RD成像算法

大斜视角条件下的合成孔径雷达SAR回波信号具有方位向和距离向严重耦合、大距离徙动等特点,采用常规的距离多普勒RD算法成像,会引起方位向的散焦以及空变等问题。为了改善大斜视SAR在成像过程中存在的问题,提出了一种基于深度展开网络的SAR大斜视可学习距离多普勒成像方法。该方法将RD成像方法与深度学习结合,利用RD成像的步骤构建了基于深度展开网络的RD学习成像网络结构,将回波数据作为网络输入来学习回波数据到大斜视SAR图像的成像过程。首先,在分析大斜视SAR回波信号模型的基础上确定了网络成像过程中的可学习参数;其次,根据成像过程设计大斜视SAR成像网络;最后,通过非监督训练的方法对网络进行训练,最终输出学习成像结果。点目标和面目标仿真结果表明,该方法可以有效抑制旁瓣,提高成像精度和计算效率,满足SAR在大斜视角下的成像要求。     

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。     

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.     

一种双基SAR的SR-ECS成像算法

由于双基SAR的斜距历史和几何关系比单基SAR复杂得多,因而其成像难度较大．文中首先通过级数反演法计算得到了目标的二维频谱,接着通过双基参数的数值近似得到了距离空变量的解析表达式,在此基础上,提出了一种适用于平行等速双基SAR的SR-ECS（series reversion-extended chirp scaling）成像算法．理论分析和实验结果表明,该算法的适用范围广、精度高并且运算量小．     

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.     

SAR距离-多普勒成像算法中的距离徙动及校正

在SAR距离-多普勒成像算法中,距离徙动会使距离向和方位向发生耦合,成像质量下降.典型的距离徙动校正插值算法有：最近邻插值、牛顿插值、辛格插值等.但以上算法的光滑性和收敛性不好,而三次样条函数具有连续的二阶导数,且可采用分段函数的形式,具有很好的光滑性和收敛性.作者用三次样条函数插值进行距离徙动校正,进行了点目标SAR仿真成像,得到了满意的仿真结果.     

一种下视三维FMCW SAR成像的新方法

研究了基于调频连续波(FMCW)的下视三维SAR成像,提出了一种下视三维FMCWSAR成像的新方法.首先根据等效相位中心原理,将双基工作模式等效为单基工作情况,之后对距离维、沿航向维和垂直航向维分别处理.对于距离维、沿航向维的处理采用频域校正距离徙动的RD算法;对于垂直航向维的处理采用等价聚束式SAR分析,并引入"单点等效斜视模型",通过公式推导与理论分析说明对同一距离单元的点,尽管等效斜视模型不同,但仍然能够进行统一处理.另外,也分析了调频连续波SAR所特有的Doppler频移项,以及其对目标聚焦的影响,并给出了相应的补偿方法.最后,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性.     

一种下视三维FMCWSAR成像的新方法

研究了基于调频连续波（FMCW）的下视三维SAR成像,提出了一种下视三维FMCWSAR成像的新方法．首先根据等效相位中心原理,将双基工作模式等效为单基工作情况,之后对距离维、沿航向维和垂直航向维分别处理．对于距离维、沿航向维的处理采用频域校正距离徙动的RD算法;对于垂直航向维的处理采用等价聚束式SAR分析,并引入“单点等效斜视模型”,通过公式推导与理论分析说明对同一距离单元的点,尽管等效斜视模型不同,但仍然能够进行统一处理．另外,也分析了调频连续波SAR所特有的Doppler频移项,以及其对目标聚焦的影响,并给出了相应的补偿方法．最后,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性．     

双基地SAR点目标图像质量评估算法

为检验双基地合成孔径雷达(BiSAR)成像算法的正确性,需要对BiSAR成像结果做出定量的评价.针对BiSAR点目标成像结果方位向方向和距离向方向不正交的问题,提出相应的点目标成像质量评估算法.该算法对BiSAR点目标成像结果进行二维插值和旁瓣扩展方向自动搜索,并沿其搜索方向对仿真图像进行定量评估.计算机仿真结果验证了该算法的有效性.     

基于ENCS的FMCW SAR俯冲聚束成像方法

针对弹载调频连续波合成孔径雷达FMCW SAR俯冲聚束成像的特点,通过构造全时间距离走动校正函数,完成了距离走动校正;采用谱分析的方法进行方位多普勒解模糊处理,消除方位向频谱混叠;在方位向处理中,提出一种改进的非线性调频变标算法,补偿方位空变相位误差,实现了方位向的精确聚焦.点目标仿真实验验证了理论分析与所提成像方法的有效性.     

机载聚束式SAR的实时成像算法

聚束式SAR适用于小场景成像,目前聚束式SAR的成像算法有很多,基于实际系统中实时性的要求,可采用S-RD算法来完成对目标的成像．由于成像区域较小,距离徙动的影响较小,成像算法可分维处理．在距离维,采用去斜技术对回波进行处理,实现脉冲压缩;在方位维,用方位向匹配函数实现方位向聚焦,最后计算该算法的运算量．试验结果表明：该算法步骤简单,运算量小,可被应用于实际系统中完成对目标的实时成像．     

一种适用于GEO SAR远地点的改进SRC算法

针对地球同步轨道合成孔径雷达在远地点采用原有的等效直线模型速度和斜视角会出现复数,以及"Stop-and-Go"假设不成立的问题,进行了二次距离压缩算法(SRC)的改进,提出了一种新的信号模型,修正了成像算法中的补偿函数,而且采用高阶近似的方法得到了精确的方位向调频率,改进了方位向压缩函数.结果表明改进的二次距离压缩算法可以在合成孔径时间100s内聚焦远地点40km×40km的场景,且场景边缘点的峰值旁瓣比和积分旁瓣比与理论值非常接近.     

基于泰勒级数展开的位场视延拓成像方法

位场快速反演算法-位场视延拓成像法是利用向下延拓因子的泰勒级数展开代替理论向下延拓来进行近似延拓,然后再将近似延拓场向上延拓到某一深度上,最后将该深度上延拓场再次利用泰勒级数展开进行近似向下延拓实现的。该方法可以在无任何地质约束情况下快速有效地完成场源成像工作。滤波特性表明该方法属于中低通滤波,对高频干扰具有较强的压制能力。模型试验表明泰勒级数展开项数越少,成像异常的分辨率越高;且位场梯度数据的成像准确度更高;二维及三维实例应用表明视延拓成像方法可有效地反映出地质体的空间赋存状态,具有良好的纵向和横向分辨能力。