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。     

斜视SAR带状成像算法的比较

对可用于斜视ＳＡＲ成像处理的算法，从它们的聚焦能力，处理大距离弯曲能力以及处理相关核空变特征的能力上，进行了研究，认为二维处理算法具有最全面的处理能力，但其成像的实时性最差；二维快速多项式变换处理算法（ＦＰＴ）同样具有全面的处理能力，但其成像的实时性较好；一维校正处理算法，具有较好的处理能力，其成像的实时性最好，而且能与正侧视成像算法相容合，有利于多模式ＳＡＲ成像。     

基于频域插值的大角度俯冲弹载SAR成像方法

弹载合成孔径雷达(SAR)在大角度俯冲运动阶段，由于其复杂的飞行特性，回波信号存在严重的耦合性和空变性，这将导致传统的聚焦算法失效。针对这一问题，提出了一种改进的极坐标格式(PFA)频域成像算法。首先建立大角度俯冲弹载SAR的斜距模型，并对距离历程进行泰勒级数展开，然后利用级数反演法推导高精度的回波二维频谱。在二维频域，将高阶交叉耦合项进行二维分解，并在此基础上推导出新的频域二维插值映射函数，极大提升了聚焦成像的效果。相对于传统PFA,文中算法更适用于大角度俯冲弹载SAR,并通过仿真实验验证了其有效性。     

二维CZT的稀疏阵列MIMO雷达快速极坐标格式成像算法

由于极坐标格式算法(PFA)存在运算量大,且聚焦性能受插值精度影响等缺点。为解决该问题,提出一种基于二维Chirp-Z Translation(CZT)的稀疏阵列MIMO雷达快速成像算法,引入压缩感知原理,采用CZT变换代替插值运算,借助合适变换参数的选择,一步实现插值-重采样的处理过程。仿真验证表明,随着成像尺寸的变化,所提算法与经典PFA算法运算量的比值在0.22~0.4之间,有效地降低了运算量,同时保持了较低的图像熵,提高了聚焦性能。     

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.     

改进的斜视机载合成孔径雷达RD成像算法

距离一多普勒算法是合成孔径雷达成像处理中最常用的方法之一,通过在距离一多普勒域中插值来校正距离徙动.研究了机载合成孔径雷达在小斜视角下的成像算法,给出了机载斜视SAR的空间几何模型和回波信号特点.提出了改进的RD算法进行距离走动的校正,避免了插值运算,从而降低了计算复杂度.方法能满足小斜视角下的机载SAR成像处理,并进行了计算机仿真.理论分析和仿真结果表明:改进的RD算法是有效的,在峰值旁瓣比和积分旁瓣比几乎不变的情况下成像时间缩短了近3倍.     

斜视合成孔径雷达的稀疏降采样数据成像方法

针对合成孔径雷达数据量庞大,不便于存储传输等问题,结合经典的距离多普勒成像算法与压缩感知理论,提出一种稀疏降采样斜视SAR数据的成像方法.在方位向上用随机降采样的方式录取数据,对所得数据进行相应的距离徙动校正和距离脉压,随后将方位向脉压建模为典型的压缩感知模型,用平滑l₀算法重构出二维SAR场景.利用该方法能有效地减少稀疏场景的SAR回波数据量,仅采用传统数据量的25%,即可获得清晰的二维成像结果.     

三边自由环形薄板的极坐标差分格式

本文给出了三边自由环形薄板的极坐标差分格式,并利用算例对所得结果进行了验证,该结果适用于各种支承及承载条件下的环形薄板和扇形薄板。     

基于改进的RD成像算法的SAR点目标仿真

常用的RD算法对斜视角限制较严,而且RCMC插值较为复杂,降低了算法的效率。针对这一缺陷提出了在方位向分块处理的改进RD算法,从而提高了处理效率,改善了大斜视角对RD算法的限制,并通过计算机仿真以及实测数据验证了改进的RD算法的可行性。     

大斜视弹载合成孔径雷达信号特性研究

针对大斜视模式下弹载合成孔径雷达(SAR)的运动轨迹特点,分析了该模式下的回波信号特性,基于此建立了信号模型及距离方程,讨论了大斜视弹载SAR系统的多普勒特性、距离徙动特性和距离方程近似精度。仿真结果表明,大斜视弹载SAR回波信号具有大距离走动、小距离弯曲和二阶距离近似误差较大的特点;通过时域去走动、频域去耦合方法,可以获得较好的大斜视弹载SAR成像效果。     

星载SAR成像的R-D算法研究

对适用于星载SAR斜视情况下的距离-多普勒(R-D)算法进行了详细系统的理论分析,并对比了两种R-D算法的不同.分析了时域和频域两种距离徙动校正方法,证明了二次距离压缩的产生原因和实现途径.最后给出了成像结果,并提出了一些建议.     

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.     

基于修正斜距模型的GEO SAR远地点的CS成像算法

针对地球同步轨道SAR（GEO SAR）卫星的轨道曲率大,若使用传统直线斜距模型,将不能正确地描述卫星处于远地点时场景目标的“近远近”斜距历程,建立了一种曲率为负的修正斜距模型. 该模型能够准确地描述远地点目标的斜距历程;基于该修正的斜距模型精确地推导了GEO SAR远地点回波信号的二维频谱表达式,并给出了一种适用于GEO SAR远地点成像的修正CS成像算法;在方位向成像处理时补偿随距离线性变化速度引起的空变相位,实现GEO SAR较宽的成像幅宽的聚焦处理. 并通过场景尺寸为100 km×100 km点阵的GEO SAR成像处理,验证了该基于修正斜距模型的CS成像算法的有效性.      

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.     

大椭圆轨道SAR滑动聚束模式设计及斜距模型

针对大椭圆轨道合成孔径雷达存在大偏心率,时变轨道高度及时变卫星速度等特性,首次开展了大椭圆轨道SAR滑动模式设计研究.对大椭圆轨道SAR滑动聚束模式设计,考虑了不同轨道位置处不同分辨率改善因子、地面波束足迹一致性、天线扫描角度、天线扫描角速度等.对大椭圆轨道SAR滑动聚束模式回波斜距模型研究.仿真分析结果表明大椭圆轨道SAR滑动聚束模式参数需要随轨道位置变化进行调整,为了满足成像需求斜距模型需要展开到三阶.      

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。     

A modified algorithm for SAR parallel imaging

Synthetic aperture radar can provide two dimension images by converting the acquired echoed SAR signal to targets coordinate and reflectivity. With the advancement of sophisticated SAR signal processing, more and more SAR imaging methods have been proposed for synthetic aperture radar which works at near field and the Fresnel approximation is not appropriate. Time domain correlation is a kind of digital reconstruction method based on processing the synthetic aperture radar data in the twodimensional frequency domain via Fourier transform. It reconstructs SAR image via simply correlation without any need for approximation or interpolation. But its high computational cost for correlation makes it unsuitable for real time imaging. In order to reduce the computational burden a modified algorithm about time domain correlation was given in this paper. It also can take full advantage of parallel computations of the imaging processor. Its practical implementation was proposed and the preliminary simulation results were presented. Simulation results show that the proposed algorithm is a computationally efficient way of implementing the reconstruction in real time SAR image processing.