星-弹双基SAR建模及成像特性分析

针对星-弹双基合成孔径雷达(SMB-BiSAR)这一特殊成像结构,根据卫星-导弹的空间几何模型,对收发平台的成像模型进行矢量描述,得到目标的距离历程以及回波信号模型。然后,利用距离等值线与多普勒等值线的正交关系,对接收站的飞行路径约束条件进行分析,并根据距离分辨率和多普勒分辨率与两者梯度的关系,得到SMB-BiSAR空间分辨率的计算公式。仿真实验表明:通过合理地规划导弹的飞行路径,SMB-BiSAR具备对目标区域的大前斜和前视高分辨成像的能力,并且其空间分辨率受双基几何构型影响较大。发射站和接收站位置夹角越大,距离分辨的效果越差;当二者位置重合时即单基模式,距离分辨率效果最佳。而发射站和接收站运动方向的夹角越大,方位分辨率越差。当二者运动方向相同时,方位分辨率效果最佳。     

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.     

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．     

星载SAR方位向频率与多普勒频率的差异及其对成像分辨率的影响

为研究一种典型双基地结构SAR的精细成像算法.通过精确的方位频率表达式,详细比较了多普勒频率与方位频率的区别和联系.以往在合成孔径成像处理中通常以成像单元的多普勒频率代替方位频率,对实际精细成像的方位分辨率影响不大,误差一般都在4%以内;但是,在大的斜视角、大的发射信号调频率、波长较长等参数条件下如果忽略2种频率的差异有可能引起高达10%甚至27%以上的方位分辨率误差.只有针对不同参数的SAR系统和不同的成像精度要求,才能确定是否可以用多普勒频率代替方位频率.仿真结果验证了本文方法的有效性.     

一种自聚焦的弹载SAR成像方法

针对传统聚束式合成孔径雷达(SAR)成像算法对弹载SAR运动误差补偿困难的问题,该文提出采用相位梯度自聚焦算法(PGA)实现导弹成像过程中的相位误差校正。该方法利用方位滑窗对各像素点进行质量评估,从而挑选出质量最好的孤立特显点用于相位误差估计,并通过对相位误差的迭代修正获得其估计值。该文研究的PGA算法是非模型的相位误差估计方法,因此对任意阶相位误差都有非常好的自聚焦性能。理论和成像仿真结果表明,该方法具有运算量小、收敛速度快和估计精度高的特点。     

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．     

平移不变模式双基地SAR级联成像方法

提出了一种适用于平移不变模式双基地SAR(Bi-SAR)的级联成像方法.首先利用平移不变Bi-SAR的几何关系,对其方位多普勒频率进行分解,得出了一种新的平移不变Bi-SAR频域点目标响应表达式.基于该表达式,将平移不变Bi-SAR回波信号方位向的分析和处理分解为两个独立的单程单基地SAR点目标响应处理过程,简化了平移不变Bi-SAR的系统分析和信号处理,而且该方法有利于将单基地算法向双基地的移植和算法的工程实现.仿真试验验证了级联成像方法对平移不变Bi-SAR目标回波成像的有效性.     

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水域分割研究进展与趋势分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动微波成像传感器,能够不受天气、光线以及云层的影响,实现全天时、全天候的成像.因此,SAR图像已成为遥感水域监测的主要数据源之一.该文从技术方法的角度出发,论述了近年来国内外基于SAR图像进行水域分割的几种方法及其典型应用,从技术原理、实验效果等方面对各个方法进行了介绍,最后对星载SAR水域分割技术的发展趋势进行了分析和展望.     

分布式星载SAR波束同步误差对合成双程天线方向图的影响分析

天线方向图不确定性是影响SAR图像辐射特性的主要误差源之一,在SAR辐射定标处理中必须对其进行校正。由于分布式星载SAR系统的收发分置,其双程天线方向图是主星发射天线和辅星接收天线方向图的合成。因此,分布式星载SAR波束同步误差不可避免地会影响合成天线方向图。以分布式星载SAR波束同步原理出发,分析了其影响机理,并定量分析了辅星波束扫描和主辅星波束指向误差对合成天线方向图的影响程度。通过分析表明前者对合成天线方向图的影响较小,而后者的影响较大;并由此指出分布式SAR辐射定标需要对波束指向进行定标来提高合成天线方向图精度。     

基于GNSS卫星信号的多基SAR系统性能

为解决基于GNSS卫星信号的星机多基SAR系统信噪比低的问题,提出几种改善系统信噪比的方法.分析了GNSS卫星信号源的信号特性及GPS信号的雷达模糊函数,研究其作为多基SAR系统发射信号的适用性,推导了雷达方程,并分别对点、面目标的信噪比进行分析.结果表明:作为系统照射源的GNSS信号具有良好的距离、速度分辨特性.采用适当的信号处理方法,可有效改善系统信噪比,满足多基SAR成像的要求.     

一种双站合成孔径雷达的高分辨率成像与合成方法

针对合成孔径雷达难以提高系统固有分辨率,分析了双站合成孔径雷达之间的频谱关系,提出了一种距离向分辨率自动合成方法.基于该方法,双站合成孔径雷达高分辨率成像处理流程可以分为2步:首先,采用改进的双站非线性Chirp-Scaling算法得到高质量的子图像对;然后,利用子图像对之间存在的频谱偏移关系,利用分辨率自动合成算法将子图像对合成为分辨率更高的图像,从而完成双站合成孔径雷达的高分辨率成像处理.仿真结果表明,该处理技术及成像方法可以得到较好的高分辨率成像效果.     

基于星历数据的SAR多普勒参数计算

改进了基于星历数据的星载合成孔径雷达多普勒计算方法.改进的方法有效地将J2摄动(地球扁率摄动)对近地点幅角和升交点赤经的影响引入到多普勒参数的计算中,得到了更准确的多普勒参数,对改进方法与传统方法的差别进行了分析.计算机仿真结果验证了改进方法的正确性.     

合成孔径雷达回波信号线性调频特性分析

本文从合成孔径雷达(SAR)回波信号的特点出发,对SAR回波信号的线性调频特性、频谱特性进行了详细的分析.由于SAR回波信号的线性调频特性,对方位向和距离向的SAR信号进行脉冲压缩,可实现SAR回波数据的成像.本文首先构建了二维线性调频信号,分别通过两个一维傅立叶变换实现对信号的脉冲压缩,并对压缩后的波形进行质量评估,可以得到积分旁瓣比小于-10dB的信号质量.通过这种仿真过程,实现对SAR成像算法的进一步理解.     

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.     

基于距离度量学习的SAR图像识别方法

针对合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）图像样本数据有限,且不同类别间的图像区分度不高导致识别困难的问题,提出一种应用于SAR图像识别的距离度量学习方法.该方法使用CNN网络得到图像的特征分布,利用LSTM网络加强图像间的关联性,基于余弦相似距离度量方法计算图像之间的匹配度,通过注意力机制后对结果进行分类.训练过程结合小样本学习的训练方式,采取预训练的策略进行实验.实验以公开的MSTAR数据集进行SAR图像识别,结果表明该方法准确率达到99.3%,比SVM方法提升2.5%.      

R-D域对比度最小化解SAR Doppler模糊

为了准确估计合成孔径雷达(syn thetic apertureradar,SAR)高质量成像所必需的D opp ler中心,提出了一种解SAR D opp ler中心模糊的方法。利用SAR所固有的距离徙动(range m igration,RM)现象的性质,通过搜索使距离D opp ler域(range-D opp ler,R-D)信号强度对比度最小的D opp ler中心模糊数,就能实现解模糊。分析了该方法的性能。实验结果表明:与传统的SAR D opp ler中心解模糊方法相比,该方法既适用于城区高对比度场景,也适用于山地低对比度场景,并且由于无需做耗时的相关或快速Fourier变换运算以及只需部分距离单元参与运算,具有较高的计算效率。     

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。