一种调频连续波SAR的非线性距离多普勒算法

频率非线性是制约调频连续波雷达距离分辨率的一个关键因素。针对系统非线性误差对调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）成像处理的影响以及雷达系统实时成像处理的需求,对存在频率非线性误差的调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了调频连续波去斜接收模式下的回波特性,深入研究了系统非线性误差校正的问题,提出了一种改进的调频连续波SAR的非线性距离〖CD*2〗多普勒成像处理算法。该算法通过非线性误差滤波器校正距离向非线性误差,具有计算量小,处理精度高的特点,适合实时成像处理。最后,通过理论推导和仿真分析,验证了算法的可行性和正确性。     

逆合成孔径成像激光雷达高分辨成像算法

逆合成孔径成像激光雷达发射的激光信号具有极高载频、超大带宽和极短波长的特性,传统的距离-多普勒算法不再适用。在对回波信号特征进行分析的基础上,利用重排Wigner分布和Radon变换对光外差探测后的信号进行时频分析,估计出目标的径向速度,实现对回波信号的精确运动补偿。最后利用改进的距离-多普勒算法,完成对目标的超高分辨二维成像。仿真验证了成像算法的有效性,并通过与微波波段逆合成孔径雷达的比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达可以实现对运动目标更快速、更高分辨的成像。     

基于载机运动特征的FMCW SAR前视成像仿真分析

基于阵列技术的机载前视线性调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)能对载机前方区域高分辨成像,且能满足机载SAR小型化的需要。针对前视成像若不考虑载机运动时信号模型不完整和系统应用受到制约的问题,提出基于载机运动特征的FMCW SAR前视成像。分析了前视FMCW SAR与脉冲SAR信号收发模式等问题的异同,建立了基于载机运动特征的前视FMCW SAR信号模型。分析了载机运动的影响,并重点讨论了载机运动引入的多普勒频率偏移。结合距离-多普勒(RD)算法流程给出了多普勒频率偏移的补偿方法并进行了仿真研究。结果表明,载机运动会引起点目标航线向主瓣展宽、旁瓣畸变以及目标位置的搬移,通过补偿可有效消除载机运动的影响。     

基于多普勒分辨的连续波合成孔径雷达成像方法

提出一种新的连续波(continuous waveform, CW)体制合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像方法。有别于脉冲波形SAR和调频连续波SAR通过发射宽带信号获得高距离分辨率,CW-SAR成像利用CW波形的高多普勒分辨率进行成像,通过将回波信号与尺度变换后的发射信号进行相关构造成像数据模型,该相关信号实际为场景散射系数在等多普勒线上的投影,基于该相关信号,采用滤波反投影图像重建算法进行场景反射率重建。该CW-SAR成像方法不仅适用于宽带和窄带CW发射波形,而且也适用于单/双基SAR和任意载机飞行轨迹。以双基情形为例,分析成像方法的性能,并进行仿真验证。     

多基地合成孔径雷达及其二维分辨率理论研究

基于接收距离的误差得出了双基地合成孔径雷达(SARS)的距离分辨率公式。以发射天线APC运动方向为成像场景的参考方位向,从方位向多普勒频率分析的观点出发,对4种典型结构的双(多)基地SARS的多普勒频率、多普勒带宽及其方位向分辨率进行了分析,指出了合成孔径对两天线的角度结构和双基地基线的约束条件,得出了双基地SARS方位向分辨率的一般表达式,最后对不同布局的多基地SARS系统的潜在用途进行了概述。文中得出的结论是研究多基地SARS成像及其应用的重要基础。     

基于高超平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法

针对高超平台前斜视合成孔径雷达地面动目标检所面临的许多问题:巨大的距离走动量和多普勒中心偏移、严重的距离-方位二维耦合、回波信号的多普勒频谱折叠以及包络偏移等,本文提出了一种基于高超声速平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法。首先进行距离走动校正和距离脉压,完成距离-方位二维解耦合,并补偿距离向通道相位偏差实现距离向包络对齐;然后进行三阶方位线调频傅里叶变换(chirp Fourier transform, CFT)充分压缩回波信号的多普勒带宽,并补偿方位向通道相位偏差实现方位向包络对齐;最后,在距离脉压-方位CFT域通过偏置相位中心天线方法抑制静止杂波并保留运动目标回波。该方法可以解决回波信号方位多普勒谱折叠的问题,还可以将运动目标的最小可检测速度减小一半。     

基于MP稀疏分解的弹道中段目标微动ISAR成像新方法

弹道目标在中段的运动包括轨道运动和微动。与轨道运动相比,弹道目标的微动能引起目标相对雷达视线角更为快速的变化,有利于逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像。针对自旋对称弹头的微动特性,提出了一种基于匹配追踪(matching pursuit, MP)稀疏分解的微动ISAR成像算法,分析了成像平面和成像所需积累转角,并通过计算机仿真与传统的距离－多普勒(range-Doppler, RD)、魏格纳－维尔(Wigner-Ville, WV)成像算法进行了比较。仿真结果表明：本文算法具有更好的成像精度和稳定性,且不受交叉项的干扰,是一种有效的微动目标成像算法。     

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。     

超高分辨率机载聚束FMCW SAR成像方法研究

运动补偿问题是制约机载调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)实现超高分辨率成像的瓶颈.在考虑了载机存在非理想运动的情况下,讨论了信号持续时间内载机运动的补偿问题;深入分析了超高分辨率聚束SAR成像运动误差的空变特性;进而提出了适用于超高分辨率机载FMCW SAR成像的逆投影成像算法以及包括运动补偿环节的成像处理方案,并与基于波数域算法的方案进行了比较.理论推导和仿真实验,验证了方案的可行性和正确性.     

旋转上升合成孔径雷达三维成像算法

针对复杂低空环境三维场景探测需求,建立了旋转上升合成孔径雷达成像模型,并提出了相应的成像算法。该模型通过距离向发射调频信号、方位向和高度向形成二维合成孔径,从而具有距离向-方位向-高度向三维分辨能力。相应的成像算法分为空间位置校正和“一步一悬停”模式下omega k成像算法两大部分,通过方位向和高度向偏移补偿,可将复杂的“旋转上升”模式简化为高度向“一步一悬停”模式,然后通过改进的omega k成像算法实现三维成像。最后,仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于时频联合尺度变换的中轨SAR斜视成像方法

在中轨合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像中,大斜视角以及长合成孔径时间会导致信号产生严重的距离走动和二维空变。首先,针对信号的距离走动问题,采用了变脉冲重复频率(pulse repetition frequency, PRF)技术对回波进行录取,消除大距离走动带来的回波接收问题。然后,针对传统的波数域算法不能实现大斜视中轨SAR信号的聚焦问题,提出了一种结合改进的Stolt插值的时频联合尺度变换的成像方法,利用方位时间尺度变换来解决信号方位调频率的2次空变,再使用改进的Stolt插值完成距离徙动校正。最后,利用多普勒尺度变换来处理剩余的高次空变。通过仿真结果可以证明所提算法的有效性。     

机载P波段UWB SAR高效成像方法研究

针对机载P波段超宽带合成孔径雷达高效成像问题,改进了距离-多普勒算法。不仅能补偿高阶相位,而且通过chirp-z变换完成距离迁移校正,避免了经典RD算法的插值运算,所以是一种高效的高分辨成像算法。分析了如何划分子测绘带以便分别处理,以抑制高阶相位误差的影响。实际机载数据的处理结果证明了算法的有效性。     

调频连续波SAR慢速动目标参数估计与成像

由于连续波合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）特有的工作方式,带来了不同的回波信号形式。首先分析了调频连续波（frequency modulated continuous wave, FMCW）SAR动目标回波信号模型,然后在补偿连续波SAR与脉冲式SAR不一致性的基础上,提出了一种基于Chirp Z变换校正动目标回波包络距离弯曲,Radon变换校正剩余距离走动,改进的离散Chirp傅里叶变换（modified discrete Chirp Fourier transform, M DCFT）搜索参数的新方法,动目标仿真数据处理验证了该方法参数估计的准确性和有效性。另外根据估计的参数对动目标成像取得了良好的聚焦效果。     

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。     

机载火控雷达斜视实时成像处理器

介绍了机载火控雷达实时成像处理器结构和斜视实时成像算法流程,成像处理器是专用芯片和通用数字信号处理器相结合的并行处理器,实时成像算法采用时域校走动的距离-多普勒算法。由于INS/GPS数据难以满足成像精度要求,从回波数据中提取运动参数,用于运动补偿。距离脉压和方位脉压结果保留16位定点,解决了实时成像算法中转角存储和存储器容量不够的问题。试飞结果证明,实时成像算法在大斜视角下能稳定成像。     

基于改进NCS算法的弹载FMCW SAR大斜视成像方法

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在精确制导领域具有较大的应用潜力。推导分析了弹载FMCW SAR大斜视回波信号波数域表达式,在成像预处理中,通过引入全时间距离走动校正函数,有效避免了由导弹高速运动及大斜视角观测引起的二次相位误差的产生;在方位向处理中,给出了一种改进的非线性调频变标算法(nonlinear chirp scaling,NCS),补偿了方位空变相位误差,实现了方位向的高精度成像。最后仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性。     

高分辨星载SAR的方位维频率非线性变标成像算法

在高分辨情况下,星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)的合成孔径时间变长,加速度带来的影响则不可忽略,匀速直线模型下的传统算法将失效。利用加速度斜距模型,分析了曲线轨迹模型下聚束式SAR的空变特性,提出了一种适用于大场景高分辨成像的方位维频率非线性变标算法。首先,通过构造一个方位维多相滤波函数,增加方位维变标的自由度,使得构造的扰动函数可以消除空变的距离方位二维频域耦合项;然后,改进了常规的两步去混叠算法,使之更加适用于曲线轨迹模型;最后,利用梯度运算将方位调制项的空变系数进行分解,通过扰动函数消除空变的方位项。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

SAR层析成像技术的发展和展望

合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）图像是雷达目标在二维成像平面上的投影,由投影引起的各种失真使得SAR图像解译极其困难。干涉SAR能获取连续地形的高程测绘,但不具备高度分辨能力。利用多部天线或多次航过形成高程上的合成孔径,SAR层析成像技术实现了对雷达目标的三维分辨能力,这对实现城区测绘、人造目标识别等均具有重要价值。总结了SAR层析成像系统及其信号处理技术的发展历程和研究进展,并对各种信号处理算法的性能优劣进行了研究与讨论。最后,指出了SAR层析成像技术的研究热点并对其发展趋势进行了展望。     

修正的垂直航向运动补偿算法

机载毫米波高分辨合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)对运动补偿的精度要求很高。当前运动补偿算法在运动误差或斜视角大时对毫米波高分辨斜视SAR垂直航向运动误差补偿效果不明显。文中提出了一种修正的垂直航向运动补偿算法,通过先补偿包络和相位,然后产生一个附加的沿航向速度, 该附加沿航向速度和原始的沿航向运动误差一起补偿。毫米波高分辨斜视SAR仿真结果表明,所提方法在30°斜视角时仍能较好补偿垂直航向运动误差,补偿效果显著优于已有算法, 实测数据成像结果也进一步验证了所提方法的正确性和有效性。