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.     

毫米波调频步进雷达复合测速方法

毫米波调频步进体制雷达是一种重要的距离高分辨率雷达,运动补偿是其实现距离高分辨的核心技术。针对调频步进体制雷达的运动补偿问题,提出了三种复合测速方案：脉组间调频步进复合、脉组内调频步进复合及脉冲多普勒与调频步进复合方案,并对这三种方案的可行性和应用场合进行了分析,给出了一种可满足应用条件的复合测速方案,即脉冲多普勒信号与调频步进信号交替发射的复合测速方案,针对该方案给出了具体的参数设计与约束条件。仿真结果表明,该方案测速精度高,抗噪性能好,计算量小。     

用GPS数据进行机载SAR运动补偿处理

针对真实飞行条件下飞机运动和定位误差降低图像质量的特点,提出了用四个GPS(global positioning system)组合测量来确定飞机姿态参数的新方法,具体实现方法是使用一个主接收机送飞机各个部分的微分修正量给辅助接收机,三个辅助接收机送回基线向量,给出了实现该方法的具体步骤。并通过此方法实现了机载SAR(synthetic aperture radar)的实时姿态确定,结合距离-多普勒成像算法进行机载SAR数据的运动补偿处理。试验表明利用四个GPS提供的运动参数对具有大运动误差的SAR数据运动补偿后,能得到高质量的高分辨率SAR图像。     

应用扩展的线性调频变标算法进行机载SAR数据的精处理

针对扩展的线性调频变标(extended chirp scaling,ECS)算法能精确校正距离单元徙动和具有精确的二次距离压缩的特点,提出了用ECS算法来精确处理机栽SAR数据.具体方法是在原始CS函数的基础上,加入了一个新的方位尺度函数和一个子孔径方法,给出了实现该方法的具体步骤.并用点目标对此方法进行了仿真,最后针对试验数据进行了精处理,得到了高清晰、高分辨率的SAR图像.     

线性调频步进式合成孔径雷达系统的信号处理

提高距离向分辨率通常要加大发射信号带宽,导致系统采样率和A/D变换速率很高,数据量剧增,影响数据的存储和及时处理。采用调频步进方法,发射一组步进频率间隔小于信号带宽的线性调频子脉冲,对其回波信号合成处理,可以提高距离向分辨率,同时避免上述问题。在分析线性调频步进脉冲提高距离向分辨率原理的基础上,分析采用该信号对SAR距离、方位向信号处理的影响,提出线性调频步进SAR系统的信号处理流程,并用点目标信号仿真结果验证了该处理流程的正确性。     

机载SAR静止场景成像及运动目标检测研究

针对真实飞行条件下飞机运动和定位误差导致多普勒中心频率和多普勒调频斜率误差,从而使图像出现大的变形的特点,提出了真实飞行条件下估计接收数据多普勒中心频率和多普勒调频斜率的新方法。该方法设置飞机速率和脉冲重复频率比为常数,保证方位向接收信号均匀空间取样,使用实时最小二乘拟合算法,增加了和距离相对应的多普勒中心频率曲线估计的精确性。给出了应用该方法的具体步骤,并通过此方法同时实现了实时对地物背景成像以及地面多个运动目标的检测。最后用试验结果验证了该方法的有效性。     

机载SAR的地面运动目标成像处理

基于先进的高分辨率机载SAR数据,研究了地面单个和多个运动目标的高分辨率成像问题。利用频域滤波法将地面运动目标信号从杂波中分离出来,在距离频率-方位时间域进行距离走动和距离弯曲校正,并在距离-多普勒域完成运动目标成像。PGA方法被用来对单个运动目标作进一步的聚焦处理。在多目标环境下,提出一种改进的距离弯曲校正方法,并利用时频分析方法有效地解决了多个地面运动目标的成像问题。给出了SAR实际数据成像处理结果。     

高分辨率步进频脉冲雷达二次速度补偿方法

分析了目标径向运动对步进频脉冲信号目标回波的影响。该运动的存在使目标回波波形失真,因此提出了二次速度补偿法估计速度参数。该方法在采样点较少的条件下,基于初步速度估计值,以补偿精度为速度搜索的步进量,从而缩小了二次补偿的速度搜索范围,满足了速度补偿的精度要求。计算机仿真结果及性能分析表明,该方法补偿精度高,对噪声的影响具有一定的稳健性,且计算量小,便于实时处理。     

调频连续波弹载SAR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、峰值功率低等优点,因此FMCW-SAR在精确制导领域具有较大的应用潜力。针对俯冲下降阶段的弹载SAR成像,建立了FMCW-SAR回波信号模型;通过分析可知,与常规机载FMCW-SAR不同,弹载条件下雷达平台相对较高的运动速度给差频输出信号引入特有的剩余二次相位,影响距离向的聚焦;针对该问题,提出了一种子孔径成像处理方法,通过在二维频域构造相应的剩余二次相位补偿函数,较好地改善了距离向的聚焦质量和成像效果。成像处理不涉及插值,所有操作均由快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)和相位点乘构成,运算效率较高。最后的点目标成像仿真实验验证了该方法的有效性。     

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。     

SAR实时成像系统中方位向滤波器设计研究

方位向降采样滤波器作为机载合成孔径雷达（Synthetic Aperture RADAR，SAR）实时成像系统中关键组成部分之一，其性能将直接关系到图像质量的优劣。由于受到运算代价、存储开销的限制，方位向降采样滤波器的阶数不能很高。如何在滤波器阶数受限的情况下，设计出满足实时处理要求的性能优异的滤波器是一个值得研究的问题。针对机载SAR实时成像系统应用，提出了一种新的方位向降采样滤波器设计方法，引入增广拉格朗日函数实现了通带均方误羔曩小，阻带曩大误羔曩小准则的方位向降采样滤波器。计算机仿真验证说明了该设计方法的优越性，在同样阶数、同样存储开销的情况下，所设计的滤波器性能要优于纯粹的最大误差最小准则设计的滤波器，满足了机载SAR实时成像系统的要求。