圆迹合成孔径雷达成像技术综述

圆迹合成孔径雷达(circular synthetic aperture radar, CSAR)由于具有亚波长量级的平面分辨率、三维成像潜力以及全方位观测能力等条带合成孔径雷达不可比拟的优势,在遥感测绘、灾害监测与评估、森林作物资源管理、战场目标侦察等领域具有广阔的应用前景。本文首先给出了CSAR的信号模型,并分析了其成像特点,然后较为全面地分别对国外和国内CSAR系统和试验的研究进展进行了综述,接着通过对CSAR成像算法、运动补偿、三维成像等成像技术现状的详细分析,总结归纳了CSAR成像技术当前仍然存在的问题,最后对CSAR成像技术进行了总结,并对CSAR未来发展进行了展望。     

逆合成孔径雷达成像技术的研究

逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）成像是微波成像技术中一个较新的课题。本文通过研究ＩＳＡＲ成像处理算法，提出了解决运动补偿中距离对准精度的新方法，对实际飞行所录取数据进行了成像处理。     

合成孔径雷达干涉成像技术及其应用

卫星合成孔径雷达干涉技术 (INSAR)通过对地面同一地区两次或多次平行观测成像得到的复图象对 ,可以获得精度达米级的数字高程模型和监测地表的厘米级形变。首先简单介绍了INSAR技术的发展历史 ,然后阐述了INSAR技术和D -INSAR技术的原理及数据处理流程 ,同时给出了基于ERS - 1原始数据的实验结果。最后介绍了该技术在地形测量、地质灾害研究、极地监测、海洋表面监测等领域的应用。     

圆周合成孔径雷达投影共焦三维成像算法

针对圆周合成孔径雷达成像模式下应用共焦三维成像算法成像效率低的问题,提出了投影共焦三维成像算法.该算法利用圆周合成孔径雷达成像模式下成像区域较小时高度向与水平面相对较弱的耦舍性,将共焦三维成像算法中的三维空变滤波转化为水平面内的二雏空变滤波和高度向时域平移,从而化三维成像的三雏处理为二维处理,以提高算法的成像效率.通过引进天线远场条件作为成像区域较小的判定标准,定量分析了算法的适用条件.仿真结果验证了该算法较高的成像效率及算法适用条件的有效性.     

基于顺轨-交轨InSAR技术的运动舰船目标三维成像

利用顺轨和交轨干涉SAR技术,研究了海面运动舰船目标三维成像问题.完整地介绍了距离徙动校正和二维图像配准方法,提出了将时频分析成像方法和干涉技术相结合的处理思路,利用时频分析方法可以获得三个天线在任意方位时间tk处的目标图像,将任意方位时刻tk处的二维复图像进行干涉处理,由干涉相位计算运动目标散射点的三维空间坐标,实现运动舰船目标三维成像.运动舰船目标的三维图像仿真处理结果,表明了该方法的有效性.     

超宽带合成孔径雷达实时成像处理

工作在VHF/UHF波段的超宽带合成孔径雷达具有穿透叶簇和地表探测隐蔽目标的功能 ,为提高战时快速打击能力 ,必须研究实时成像技术。分析了超宽带合成孔径雷达成像的特点 ,针对两种主要的超宽带成像算法———波束域算法和交叠子孔径算法 ,研究了实时处理的流程及处理结构。     

机载合成孔径雷达成像算法研究

首先建立了机载合成孔径雷达回波信号的理论模型,阐述了SAR成像的基本原理,分析了目标与雷达之间的相对运动对成像的影响.然后对各种机载SAR成像处理算法进行了讨论和比较,包括标准的距离-多普勒(R-D)算法、改进的R-D算法、标准Chirp-Scaling(C-S)算法、扩展C-S算法和非线性C-S算法.分析表明,C-S算法以较小的运算量取得了较好的斜视情况下的性能,已取代R-D算法成为机载SAR成像的标准算法.最后指出了机载SAR成像算法今后的发展方向.     

圆轨迹环视SAR成像处理

圆轨迹环视合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）是一种能够实现广域观测的新模式合成孔径雷达,由于它特殊的运动轨迹,直线SAR的成像算法不能直接应用于圆轨迹环视SAR数据处理。然而,对于圆轨迹环视SAR系统而言,其响应函数具有“沿角度维平移不变”的特性。因此可以利用这一特性,借鉴条带SAR成像算法的思想,在频域研究圆轨迹环视SAR数据的成像方法。推导了圆轨迹环视SAR回波信号的精确二维频谱表达式,并在距离多普勒域给出了一种圆轨迹环视SAR成像方法。仿真实验验证了算法的有效性。     

超宽带合成孔径雷达

超宽带合成孔径雷达（ＵＷＢＳＡＲ）是目前国内外的研究热点之一,在军用、民用等方面具有广泛的应用前景。以Ｐ３ ＵＷＢＳＡＲ、ＳＲＩ等超宽带系统为例,从三个方面阐述了ＵＷＢＳＡＲ的特点：在回波模型上,分析了ＵＷＢＳＡＲ的回波相位特征为一双曲函数,而并非常规窄带ＳＡＲ的二次函数;在成像算法方面,阐述了ＵＷＢＳＡＲ的特殊性;在运动补偿方面,分析了ＵＷＢＳＡＲ运动补偿的难点。     

合成孔径雷达成像三维地形目标模拟方法

分析讨论了一种合成孔径雷达成像三维地物目标模拟的方法。阐述了复杂三维地物目标模型的建立方法，分析了回波信号的结构并且讨论了成像仿真参数。最后完成了对三维复杂地物目标的成像仿真实验，得到了较为理想的结果。     

基于宽带二维合成孔径的三维成像算法

利用二维合成孔径并发射宽带信号,可以实现目标的距离-方位-方位三维成像,提出一种基于三维匹配滤波的高适应性三维成像算法。先选定成像焦点的位置,再根据场景参数计算出在该焦点处的回波数据,将其反转共轭充当整个目标回波的匹配函数,然后将该匹配函数与目标回波进行三维匹配滤波直接成像。该算法流程简单,适应性很强,对具有各种形状如矩形、圆形、三角形及不规则形状的二维合成孔径均适用,且在近场条件下具有比传统成像算法明显高的成像分辨率。通过详细的理论推导与典型示例证明了所提算法的有效性。     

多基站ISAR成像模型与运动参数估计

针对单站逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）成像中难以准确获得目标散射点方位向尺度和运动参数的问题,建立了平面匀加速度运动目标的多基站ISAR目标成像模型,给出了目标成像和运动参数估计算法,分析了多基站ISAR成像约束。目标散射点的坐标由距离向投影方程组求解得到,基于方位向多普勒方程组通过搜索算法最小化目标函数实现目标的固有转速和目标相对于平动补偿后各基站视向量变化的转速的分离,得到目标的位置和目标运动参数的准确估计。仿真实验验证了多基站ISAR平面成像模型和运动参数估计方法。     

同步轨道SAR参数分析及成像方法

针对地表信息探测及监控的地面遥感应用场合,利用同步轨道卫星对地观测重复周期短、可实时监控的特点,从概念、原理上对同步轨道合成孔径雷达进行了说明,对其参数设计方法进行了研究。在条带成像模式下对卫星相对运行轨迹和波束覆盖范围进行了重点研究,理论上分析和计算了卫星轨道及姿态对雷达成像斜视角及多普勒中心的影响。基于对中国地区地理的监测,设计了一组有效的雷达参数,对此进行了理论仿真,对GEOSAR成像中的距离多普勒成像算法和后向投影算法分别进行了对比和说明。通过数据仿真结果验证了本系统的有效性和可行性。     

MIMO-SAR成像技术发展与展望

作为一种新兴的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像体制,近年来提出的多输入多输出SAR(multiple input multiple output SAR, MIMO-SAR)通过波形分集、空间分集等,可以得到远多于实际天线数量的自由度,为突破常规SAR体制局限,实现高分辨率宽测绘带(high resolution wide swath, HRWS)成像、慢速运动目标检测、同时多模式工作等应用提供了有效的技术途径。本文概括了MIMO-SAR的国内外研究现状,剖析了MIMO-SAR的概念内涵、技术特点及关键技术,着重对其波形设计技术进行了探讨。最后,结合系统发展和实际应用,对其发展趋势进行了展望。     

星机双基地SAR-GMTI中的运动误差分析

运动误差补偿影响杂波抑制、多普勒参数估计和目标聚焦成像,是双基地合成孔径雷达地面运动目标检测(synthetic aperture radar ground moving target indication , SAR-GMTI)的一项关键技术。根据星机双基地系统的特点,提出了一种有效的运动误差分析和补偿方法。从星机双基地SAR GMTI的运动误差几何模型出发,分析出误差对运动目标参数的影响,并给出了相应的补偿因子。特别针对地势起伏和斜视角不能忽略的情况,分析了误差补偿的偏移量并提出了有效的补偿方法。最后,计算机仿真验证了所提方法的有效性。     

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。     

New analytical imaging algorithm for general case airborne bistatic SAR

This paper focuses on the general case （GC） airborne bistatic synthetic aperture radar （SAR） data processing, and a new analytical imaging algorithm based on the extended Loffeld＇s bistatic formula （ELBF） is proposed. According to the bistatic SAR geometry, the track decoupling formulas that convert the bistatic geometry to the receiver-referenced geometry in a concise way are derived firstly. Then phase terms of ELBF are decomposed into two independent phase terms as the range phase term and the azimuth phase term in a new way. To get the focusing result, the bistatic deformation （BD） term is compensated in the two-dimensional （2- D） frequency domain, and the space-variances of the range phase term and the azimuth phase term are eliminated by chirp scaling （CS） and chirp z-transform （CZT）, respectively. The effectiveness of the proposed algorithm is verified by the simulation results.     

基于SATC-CABP成像模型的天线姿态误差补偿方法

分裂孔径发射配置(SATC)天线体制可取得与传统单站SAR相当的方位分辨率,且更适用于前视探测的运动平台.步进频率信号对相位极为教感,平台的运动误差将导致天线阵的姿态发生变化,使得成像结果出现几何畸变.针对天线阵姿态误差对成像的影响,提出了一种基于分裂孔径发射配置下固定孔径后向投影(SATC-CABP)成像模型的补偿方法,通过传感器获取的姿态倾角修正成像模型中的参敷,可在成像过程中实现天线姿态误差补偿.仿真结果表明,所提出的A-法可得到聚焦良好的成像结果,且可很好地校正由天线阵姿态误差引起的目标成像位王畸变.     

多发多收Scan模式实现高分辨宽测绘带SAR成像

针对传统星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)高分辨与宽测绘带成像之间的矛盾,提出基于多发多收扫描模式的SAR成像方法。该方法通过控制波束指向,使其在距离向多个子测绘带间周期性照射,进而得到距离向宽测绘带。同时,为了保证方位向分辨率,利用多天线接收和波束形成实现低方位重复频率下的多普勒模糊信号重构。另外,利用多个发射天线发射不同载频信号及频带合成技术获得距离向高分辨率。最后,应用参数设计结合仿真数据实验验证了该方法的有效性。