基于双向重采样的高分辨率前视成像算法

高速平台双基SAR的高速机动特性和双基前视构型使其高分辨率成像面临严峻挑战。在该体制下,发射机以侧视方式发送信号,而高速运动的接收平台在前视模式下接收回波。由于高速度、大加速度的存在,使SAR回波的距离徙动现象以及二维耦合、空变特性都更加严重,传统的“停走停”模型不再适用。为了解决上述问题,提出了适用于高速平台的“非停走停”斜距方程及回波模型,然后通过分析信号中的空变分量及其对回波相位的影响,提出了基于双向重采样的成像算法。该算法有效补偿了SAR回波在距离和方位向的空变相位误差,提高了高速平台双基SAR的前视聚焦性能,通过仿真验证了所提算法的有效性。     

调频连续波SAR改进的频率尺度变换算法(英文)

本文提出了一种调频连续波SAR改进的频率尺度变换算法。调频连续波SAR在运动过程中持续不断地发射和接收信号,这种运动导致了回波信号的伸缩,对波前重建产生了严重的影响。推导了回波信号模型,给出了信号的距离-多普勒域表达式,分析了由于天线不断运动而导致的相位变化与方位向频率之间的关系。改进的频率尺度变换算法补偿了这种相位变化,实现了目标的精确成像,仿真结果表明了分析的正确性和算法的有效性。     

双基地聚束SAR运动误差分析

将三维坐标系引入运动误差分析,建立了对任意匀速直线航迹双基地聚束SAR运动误差统一、清晰的分析方法;在此三维坐标系下,推导出各种运动误差引起的相位误差的计算公式。推导基于一般的双基地聚束SAR回波模型,可适用于任意匀速直线航迹的双基地聚束SAR,并且将通常的单基地SAR的运动误差分析作为一种特例也涵盖在内。给出了位置误差、速度误差和加速度误差所造成的相位误差计算公式。从推导结果得出结论:位于不同平台的同一误差,引起的相位误差是不同的;在小场景假设下,双基地聚束SAR的运动误差是空不变的,与目标位置无关。计算机仿真验证了误差分析的正确性。     

一种横向机动弹道下SAR成像算法

针对横向机动弹道下SAR成像回波方位向和距离向严重耦合、弹载SAR平台实时性要求高的特点,提出了一种基于频谱分析的扩展SAR成像算法。首先,以初始距离相同的目标作为成像处理对象,建立了横向机动下弹载SAR成像模型,分析了回波相位和瞬时距离的泰勒展开;然后,采用包含水平面速度和偏航加速度参数的相位因子依次进行距离徙动校正、二次相位补偿和多普勒中心频率补偿,实现了SAR图像的精确聚焦。该算法处理流程简单、实时性高,适合横向机动弹道下的中等分辨率的大斜视成像,给出了算法流程,仿真验证了算法有效性。     

条带模式合成孔径雷达回波数据的聚束成像算法处理

对条带模式SAR和聚束模式SAR的关系进行了研究,给出了一种如何利用聚束成像算法来处理条带模式SAR的原始回波数据的方法,这种方法基于两种模式成像处理器输入数据的不同特点和Dechirp解调原理,同时使用了频谱扩展的方法。在没有聚束模式SAR原始回波数据的情况下,可使用本文的方法利用条带SAR数据来模拟聚束SAR数据,以便研究聚束成像算法。此外在条带 SAR成像过程中,利用文中给出的算法,可以对某一小的目标区域进行精细成像。也可将此方法用于条带SAR的快视成像中。     

基于CZT的机载并行双站斜视SAR成像算法

建立了机载并行双站斜视合成孔径雷达(SAR)的几何模型,给出了雷达回波的数学表达式,推导了它的二维频谱并对其特点做了分析。在二维频域内,先用聚焦函数对观测场景中心的点目标做精确成像,然后用Chirp-Z变换(CZT)校正中心点两侧目标回波的距离徙动,再通过方位向逆傅里叶变换得到了雷达图像。该算法利用了CZT能够处理非线性调频信号的特点,简化了处理过程,提高了计算效率和成像精度。仿真实验验证了这种基于CZT的新算法在处理并行双站斜视SAR数据时的有效性。     

冲激响应成像法

对旋转目标雷达回波信号频谱的分析得知,任一方向的回波频谱都是目标散射函数在此方向的一个被雷达发射信号频谱加权后的切片。根据回波频谱的这一特性,本文提出了利用目标冲激响应成像的方法,推导了成像公式与点扩展函数(由点扩展函数知,这种成像方法的成像质量仅与雷达发射信号的频带有关,而与具体的频谱无关)。     

冲激响应成像法

对旋转目标雷达回波信号频谱的分析得知,任一方向的回波频谱都是目标散射函数在此方向的一个被雷达发射信号频谱加权后的切片。根据回波频谱的这一特性,本文提出了利用目标冲激响应成像的方法,推导了成像公式与点扩展函数（由点扩展函数知,这种成像方法的成像质量仅与雷达发射信号的频带有关,而与的具体的频谱无关）。     

适用于非合作发射源的合成孔径雷达无源成像方法

 合成孔径雷达(SAR)具有突出的高分辨率成像能力,在民用和军用领域体现出重要的应用价值。在复杂的作战环境中,提高SAR的电子对抗性能成为SAR技术发展考虑的重要方面。提出一种新的SAR无源成像方法,该成像方法将单部机载SAR接收机或多部机载SAR接收机在不同位置处接收到的回波信号相关,对相关后的信号采用滤波反投影方法进行成像,可重建场景的辐射率。该成像方法不需要已知发射源的波形和位置信息,适用于非合作发射源,具有良好的电子对抗性,并且适用于任意载机飞行轨迹、多基SAR等情形。仿真验证以双基情形为例,验证了该SAR无源成像方法的有效性,并分析了影响成像质量的各关键因素。     

合成孔径雷达回波模拟方法研究

合成孔径雷达回波模拟技术在SAR系统的研制、SAR图像处理等方面具有十分重要的作用.目前对于SAR回波模拟技术的研究还不够深入.针对该问题开展SAR回波模拟方法研究,通过对合成孔径雷达基本原理的分析及回波信号数学模型的推导,提出了一种较为通用的合成孔径雷达回波模拟方法,根据该方法采用Matlab进行了不同类型SAR回波模拟仿真试验.试验结果表明:该方法适用于单点目标、多点目标、面目标、分布目标及真实场景等多种类型的SAR回波信号仿真,对SAR系统设计及性能分析具有重要的参考意义.     

机载单通道雷达实波束扫描的前视探测

针对机载单通道雷达采用合成孔径雷达(SAR)技术、多普勒波束锐化(DBS)技术等途径难以实现载机飞行路线正前方高分辨率成像问题,研究了一种利用方位实波束重叠扫描的新型机载单通道雷达前视探测方法,讨论了提高方位分辨率的可行性和适用条件。该方法根据目标回波强度受到波束扫描增益调制的特点,通过计算修正的Capon空间谱来实现方位超分辨。模拟实验表明,所提方法能够实现机载单通道雷达的前视成像,可以显著提高波束主瓣区域内强弱临近目标的分辨能力。     

一种新的非平行轨迹机载双站斜视SAR成像算法(英文)

本文提出了一种用于非平行轨迹机载双站斜视SAR条带模式成像的新的解析算法。该算法用收、发雷达的多普勒调频率贡献比为加权系数推导了点目标回波的二维频谱。通过解目标位置相对于收、发载机飞行轨迹的耦合,将这个二维频谱中目标的距离参数和方位参数进行了分离。在二维频域内,补偿掉双站扭曲项后利用二维Chirp-Z变换(2D-CZT)校正了距离向和方位向的徙动,获得了精确聚焦的目标图像。雷达回波的二维残余徙动用沿距离向和方位向的分块来限制,推导了数据分块的条件,由此可以实现宽场景成像。仿真试验验证了这种2D-CZT算法的有效性。     

双基地角时变下的ISAR稀疏孔径自聚焦成像

针对双基地角时变下的逆合成孔径雷达（ISAR）成像分辨率低以及稀疏孔径存在相位误差引起图像散焦等问题,提出了一种基于贝叶斯压缩感知（BCS）的双基地ISAR稀疏孔径自聚焦高分辨成像算法。在平动补偿后回波数据的基础上,首先构造补偿相位将由双基地角时变引起的多普勒偏移补偿掉,然后构造随双基地角变化的稀疏基矩阵,建立基于压缩感知的双基地ISAR稀疏孔径观测模型,并将相位误差作为ISAR成像的模型误差,接着假设目标图像各像元服从Laplace先验、噪声统计特性服从Gaussian分布,利用贝叶斯推理进行"分布式"迭代求解,在高分辨成像的同时实现了相位自聚焦,仿真结果验证了算法的有效性和优越性。     

GEO星弹双基SAR多普勒分辨率特性分析

通过对地球同步轨道（GEO）卫星运动特点的分析，阐明其对多普勒分辨率的影响。传统的双基合成孔径雷达（SAR）多普勒分辨率表达式由于不考虑雷达平台加速度矢量带来的影响，并不适用于GEO星弹双基SAR系统。根据收发平台的双曲线轨迹对目标的回波多普勒特性影响，首先利用梯度方法推导了GEO星弹双基SAR系统的多普勒分辨率表达式；随后详细地分析了GEO卫星与导弹的空间几何关系及多普勒参数，特别是加速度矢量对多普勒分辨率的影响。仿真结果验证了所推导多普勒分辨率表达式的有效性，其有助于双基SAR理论系统完整性的提高，为后续系统设计及应用实践提供理论支撑。     

An improved imaging algorithm for spaceborne MAPs sliding spotlight SAR with high-resolution wide-swath capability

Conventional synthetic aperture radar(SAR) systems cannot achieve both highresolution and wide-swath imaging simultaneously.This problem can be mitigated by employing multiple-azimuth-phases(MAPs) technology for spaceborne sliding spotlight SAR systems.However, traditional imaging algorithms have met challenges to process the data accurately, due to range model error, MAPs data reconstruction problem, high-order cross-coupling phase error and variation of Doppler parameters along the azimuth direction.Therefore, an improved imaging algorithm is proposed for solving the above problems.Firstly, a modified hyperbolic range equation(MHRE) is proposed by introducing a cubic term into the traditional hyperbolic range equation(THRE).And two curved orbit correction methods are derived based on the proposed range model.Then, a MAPs sliding spotlight data reconstruction method is introduced, which solves the spectral aliasing problem by a de-rotation operation.Finally, high-order cross-coupling phases and variation of Doppler parameters are analyzed and the corresponding compensation methods are proposed.Simulation results for point-target scene are provided to verify the effectiveness of the proposed algorithm.     

基于Chebyshev正交分解的曲线运动轨迹SAR的Chirp Scaling算法

针对具有三维速度和加速度的曲线运动轨迹合成孔径雷达（SAR），传统的斜距模型无法精确描述其运动特性，曲线历程增加了距离走动现象和方位向时间的高次项，使二维耦合现象更为复杂。本文提出了一种考虑载体平台三维速度和加速度的Chirp Scaling算法以解决曲线运动轨迹SAR成像问题。首先根据运动方程建立斜距表达式，然后对其进行Chebyshev近似，并构造其等效双曲方程形式的斜距模型，推导了具有空变性的距离徙动函数，Chirp Scaling因子以及适用于曲线轨迹的Chirp Scaling成像算法。仿真结果证实了此扩展的等效斜距模型和Chirp Scaling算法在大合成孔径时间下的有效性，并给出了三维加速度的边界值。     

曲线轨迹下前视多通道SAR解模糊成像算法

前视合成孔径雷达（SAR）存在左右模糊问题，在直线航迹下，目标关于航线对称模糊，模糊关系不随航线变化，可利用波束形成进行全孔径解模糊处理；但在曲线航迹下，目标的模糊关系具有空变性，不能全孔径解模糊成像。针对这一问题，分析了曲线航迹下目标模糊关系的空变特性，提出一种前视多通道SAR快速后向投影子孔径处理解模糊成像算法。首先进行子孔径划分，在每个子孔径内目标的模糊关系近似不变，每个子孔径分别成像，然后通过波束形成对每幅子图像进行解模糊处理，最后融合子图像得到最终的成像结果。算法有效解决了曲线轨迹下目标模糊关系的空变性对解模糊的影响，仿真实验验证了算法的有效性。