脉冲体制毫米波SAR多通道信号处理方法研究

为实现高分辨率、宽测绘带的综合观测目的,以毫米波频段多通道合成孔径雷达(SAR)信号模型为基础,对同时具备距离多通道、方位多通道的SAR成像处理流程进行分析,针对非均匀通道重构容易受到姿态误差影响的问题,引入惯导设备姿态数据实现参数校准,并基于上海卫星工程研究所Ka频段多通道SAR机载挂飞数据完成方法验证。数据处理结果表明:通过二维多通道数据处理,能够有效改善欠采样下的SAR图像方位模糊特性并优化噪声特性,提升图像可判读性。研究结果可为毫米波多通道SAR成像系统的研制与应用处理提供参考。     

基于方位去斜的SAR/GMTI方法研究

具有同时获取静止场景高分辨率图像和检测慢速运动目标能力,是多通道SAR/GMTI雷达优于传统单通道SAR和预警雷达的重要特征之一.文章采用基于方位去斜SAR成像技术的三通道SAR/GMTI方法对地面运动目标进行检测、定位和测速,着重研究了一种结合相位补偿、图像配准和多通道多像素自适应处理的杂波抑制方法.分别在有无配准误...     

一种基于压缩感知的高分辨率宽测绘带合成孔径雷达成像算法

针对高分辨率宽测绘带合成孔径雷达（High Resolution Wide Swath Synthetic Aperture Radar, HRWS SAR）在俯仰向波束形成受地面目标高程影响造成增益损失以及在方位向非均匀采样造成模糊的问题,文中提出了一种基于压缩感知（Compressed Sensing, CS）技术的HRWS SAR成像算法。根据SAR系统和平台参数建立精确的观测模型后,通过求解优化问题直接准确地估计出了在地面高程变化影响下的目标来波方向（Direction of Arrival, DOA）并重建了非均匀采样下的方位向观测场景,从而实现了HRWS SAR在俯仰向和方位向的非模糊成像。仿真结果表明了本文算法的有效性。     

方位向非均匀采样对多通道天线星载SAR成像性能的影响

方位向周期性非均匀采样是多通道天线星载SAR系统设计时需要考虑的一个重要因素。针对多通道天线星载SAR系统中存在的方位向周期性非均匀采样对成像性能的影响进行了分析。在建立多通道天线星载SAR回波信号模型的基础上,根据成对回波理论和匹配滤波原理推导了由方位向周期性非均匀采样所造成的虚假目标位置与强度的计算公式,并结合成像处理过程分析了二维成像处理算法对虚假目标的影响,给出了二维成像处理后所得到的虚假目标强度计算公式。最后,通过计算机仿真验证推导与分析的正确性。     

基于DPCA算法的星载多通道TOPSAR成像方法

方位向DPCA多通道技术能够提高星载TOPSAR模式的方位分辨率,但TOPSAR回波信号的场景多普勒频谱混叠和方位非均匀采样给多通道TOPSAR成像带来了困难。针对这个问题,提出了一种基于DPCA算法的星载多通道TOPSAR成像方法。该方法通过调整方位向发射/接收子孔径的等效相位中心位置,使等效相位中心分布基本满足均匀采样的要求,同时利用复制拼接的方法解决了TOPSAR多普勒频谱混叠问题,最后利用改进的SPECAN算法完成聚焦成像。该成像方法避免了方位向多通道非均匀采样信号的重构操作,同时复制拼接操作和改进的SPECAN算法避免了方位向数据分块操作和方位时域的扩展。点目标和分布目标的仿真结果验证了提出的成像方法。     

前斜视SAR成像中几何校正问题研究

前斜视合成孔径雷达（SAR）成像算法广泛应用于军用SAR系统,其中几何校正是前斜视SAR成像算法的一项重要内容。为此,以经典的chirp变标成像算法为例,研究了前斜视SAR成像中的几何校正问题,内容主要包括SAR目标位置偏移几何校正和用于评估目标成像品质的图像旋转校正。提出的几何校正方法简单实用,可为其它前斜视SAR成像算法的几何校正提供参考。     

弹载SAR大斜视改进CS成像算法

针对弹载SAR在成像过程中复杂的运动状态,以及大斜视所造成的频谱混叠问题,建立了大斜视加速运动模型.引入新的CS因子,有效解决了距离频谱混叠问题并补偿了导弹在三方向速度和加速度的影响;引入方位deramp处理方法,有效解决了方位多普勒频谱混叠问题.仿真结果表明该方法优于现有算法.     

一种多普勒域走动校正的斜视SAR成像算法

为了解决时域校正走动带来的方位空变性问题,提出了一种在方位多普勒域走动校正的斜视合成孔径雷达（SAR）成像算法。文中利用级数反演理论,将斜距公式展开至三次项,推导出SAR回波信号的两维频谱表达式。再从两维频谱出发,提出了基于两维频谱匹配滤波的斜视SAR成像算法。该算法考虑到距离空变性问题,提出先在两维频域进行走动校正和相位预滤波,接着在距离多普勒域进行线性频率变标的处理方法,经过距离脉压和方位脉压能够得到聚焦良好的SAR图像。此外,该方法与距离徙动（RMA）算法相比可以有效地降低需要处理的数据量。最后,临近空间SAR仿真实验证明本文提出方法的可行性和有效性。     

机载双天线前视SAR系统成像分析

针对机载SAR前视模式与一般正侧视模式存在的明显不同,详细分析了前视SAR的多普勒特性及其方位模糊问题.依据前视SAR的特性,结合波束锐化与RD成像算法,仿真得到了前视SAR的点目标图像,验证了分析的正确性.     

弹载聚束SAR平台的PFA算法

高分辨率SAR图像有助于导引头选择目标的关键部位进行精确打击,以扩大毁伤效果.尽管雷达平台在末制导阶段运动非常复杂,但由于天线始终指向目标,可以认为几何场景是聚束模式.而弹载平台的运动与机载平台不同,方位向和距离向都会作非匀速运动.非匀速运动不仅会引起越距离单元迁徙(MTRC),还会导致方位角非均匀变化,从而造成成像结果在距离向和方位向均出现散焦.本文通过对弹载聚束SAR几何场景和运动特点的分析,推导了变速条件下的PFA算法.首先研究了径向运动造成的越距离单元迁徙,并分析了运动补偿精度对成像质量的影响;然后采用SINC插值处理横向变速转动造成的方位角非均匀变化的问题.仿真实验获得良好聚焦的SAR图像,验证了本文方法的有效性.     

波束跃度对星载方位向扫描模式SAR图像质量的影响

针对星载方位向扫描模式合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统中天线无法实现连续扫描而引入成对回波的问题,提出了波束跃度对SAR成像质量影响的定量化分析方法。提出了一种广义的SAR成像几何模型,以模式因子区分不同的方位向扫描模式;结合傅里叶级数和泰勒级数展开推导了波束跃度下的方位向天线方向图,在此基础上建立了方位向回波信号模型;得到成对回波幅度和位置与波束跃度的定量关系,着重比较分析了波束跃度对不同方位向扫描模式SAR图像质量的影响。仿真结果验证了上述分析方法的有效性。     

步进频率雷达多通道迭代收敛法速度估计方法研究

步进频率雷达中,目标的径向运动将导致合成的目标径向一维距离像产生距离徙动和波形失真,需要对目标速度进行估计以补偿其影响。首先基于相位对消原理提出一种适用于扩展目标的步进频率雷达信号处理方法。然后针对高速运动目标,提出基于多通道迭代法步进频率速度估计方法。该方法利用一组正跳频和负跳频步进频率脉冲串综合处理,通过多通道方法解速度模糊,迭代收敛法精确估计目标速度,从而实现高速运动目标无模糊速度精确测量。该方法可应用于步进频率雷达高速目标速度精确测量和成像补偿。     

大带宽高分辨力多通道SAR频谱重构

针对大带宽高分辨力SAR的幅相误差特性,提出了基于通道幅相误差补偿的偏移相位中心多通道SAR频谱重构算法。该算法利用雷达内定标数据估计通道内和通道间的系统幅相误差并补偿回波数据,然后通过频谱重构滤波器抑制模糊多普勒频率信号,获得无模糊的多普勒信号。仿真和实测数据的成像结果表明,该算法能够有效抑制高分辨力多通道SAR的模糊多普勒分量,获得满意的成像效果。     

非匀速弹道SAR成像方法研究

非匀速直线弹道成像是弹载SAR领域的核心问题之一。首先构建三维空间中的非匀直弹道模型,通过泰勒近似公式分析运动偏差的来源,并将运动偏差分解成方位偏移、地距偏移和俯仰偏移等三个部分。推导了横向运动和俯冲运动分别引起的地距偏移和俯仰偏移函数,从而得到了对应的运动补偿函数。方位偏移表现为SAR平台在方位向作变速直线运动,回波的数据格式可看成空间非均匀采样的结果。为此,提出了一种利用空间非均匀采样模型替代时域变多普勒模型的成像方法。该算法将变速运动等间隔时间采样的回波数据等效为匀速运动中非等间隔时间采样数据,然后通过方位向非均匀离散傅立叶变换将数据变换到均匀频率域,再完成其它后续的成像操作。完整地推导了非匀直弹道SAR成像的全过程,点目标仿真结果清晰可见,表明了算法的有效性。
     

基于轨道角动量的电磁涡旋SAR成像新方法

为研究电磁涡旋波在合成孔径雷达(SAR)领域的应用潜力,验证电磁涡旋SAR成像的可行性,将电磁涡旋与合成孔径雷达模型结合,通过使用单一模式的轨道角动量,用合成孔径原理实现方位聚焦。给出了基于电磁涡旋的SAR几何模型和回波信号模型,并提出了适用于电磁涡旋SAR的改进chirp-scaling(CS)成像算法。通过点目标仿真分析,验证了所提成像算法的有效性。该方法可为SAR系统新体制设计及雷达的研究提供参考。     

一种适合于斜视TOPS SAR的改进PFA成像方法

针对斜视循序扫描地形观测(TOPS)合成孔径雷达(SAR)成像模式,对广义极坐标格式算法(PFA)进行改进,提出了一种先线性走动校正(LRWC)后PFA插值的成像方法。利用LRWC显著降低了距离向与方位向的耦合,简化了距离单元徙动校正过程。走动校正后方位向采样依然是均匀的,因此方位向插值可采用Chirp-Z变换快速实现。对于波束扫描及走动校正引起的多普勒调频率的方位空变问题,采用方位非线性变标(ANCS)的方法进行统一校正,大幅提高了方位向的聚焦深度,扩大了可良好聚焦的场景范围。仿真和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。     

多通道SAR对抗多干扰机干扰对消方法研究

针对双通道合成孔径雷达（SAR）采用通道对消的方法对抗多干扰机干扰时,双通道SAR抗干扰能力明显减弱的问题,提出了一种利用多通道SAR对抗多干扰机干扰的对消方法。阐述了多通道SAR对抗多干扰机干扰的对消原理,给出了干扰回波对消处理流程,分析了对消后回波的目标损失周期（TLP）特性,最后通过仿真实验验证了该方法的可行性。理论分析和仿真实验表明,在已知对方干扰机位置的情况下,除干扰机方位向处少量场景回波被周期性地抑制掉外,该方法能够有效地对抗多部干扰机复合式干扰。     

机载合成孔径雷达ETF成像算法研究

根据传统ETF成像算法,详细推导机载斜视模式下最优聚焦函数,分析算法使用中应该满足的分块处理条件,给出算法实现流程。与传统ETF算法相比,该算法推导过程方位相位的计算不作近似截取而作准确计算,使得该算法具最优的相位精度。分块处理条件的推导为算法的实际应用提供了理论依据。点目标仿真以及原始回波数据成像结果证明该算法有效。     

地球同步轨道SAR曲线轨迹模型和成像算法研究

由于地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)轨道高度高,地球自转对其影响较为严重,其相对地球的运动变得更为复杂,低轨SAR中的直线轨迹模型已不能精确逼近其真实成像几何,基于该模型推导的成像算法也不再适用。针对这一问题,本文首先根据GEO SAR平台的运动特点,使用高阶逼近模型建立了适用于GEO SAR长合成孔径时间的斜距方程,并结合级数反演法,推导出该斜距方程下的二维频谱高阶近似表达式。在此基础上提出了一种二维频域成像算法并分析了其运算量。该算法所有操作都由快速傅里叶变换和相位点乘完成,具有较高的效率。点目标仿真结果表明本文斜距方程精度较高,该算法能实现GEO SAR全孔径高精度成像。     

基于FPGA实现的SAR成像中的方位预滤波

针对SAR成像中的方位预滤波,讨论两种方位预滤波的算法。经比较,“拉格朗日乘子法”滤波器更适合应用到SAR成像中,因为该方法在保证相位特性的同时使成像带宽内信号能量最大、非成像带宽内的信号能量尽可能小,最大限度地保证了成像质量。最后还给出方位预滤波基于FPGA的硬件实现及实测数据成像结果。