一种提高距离分辨率的FMCW SAR RD成像算法

调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。从频谱的角度进行分析,FMCW SAR的距离分辨率取决于频率测量分辨率。文章研究了一种FMCW SAR高距离分辨率成像算法——利用FFT得到差频信号谱峰的粗略范围,再对这一范围进行ChirpZ变换,从而实现距离高精度估计,并且避免了大的计算量。仿真结果表明该方法的有效性。     

基于LFMCW的空空导弹弹载SAR子孔径成像方法

线性调频连续波(LFMCW)合成孔径雷达(SAR)具有体积小、功耗低、分辨率高的特点已成为当前轻小型导引头雷达技术研究的热点.本文在详细分析了线性调频连续波信号特点的基础上,针对毫米波雷达应用于空空弹精确制导的需求,对其在高速平台、前斜视条件下成像的应用,建立了精确的去调频连续波信号模型.提出了一种基于FMCW毫米波雷达的子孔径成像算法,并通过仿真实验,验证了模型与算法的正确性     

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。     

大斜视FMCW-SAR波数域成像算法研究

结合FMCW(调频连续波)技术,可有效降低SAR(合成孔径雷达)的质量、成本,同时保证合成孔径雷达成像的二维高分辨率优势。针对大斜视工作模式下的FMCW-SAR成像,推导了FMCW-SAR的信号模型和波数域解析表达,分析了FMCW-SAR信号的多普勒特性,提出一种FMCW-SAR波数域成像算法。算法首先对多普勒偏移相位进行补偿,然后通过插值实现距离徙动的校正,最后进行二维逆傅里叶变换得到高精度成像结果。该方法可以在大斜视条件下获得理想的聚集成像性能,仿真实验对此进行了验证。     

基于稀疏重建的机载无源SAR运动目标成像算法

针对机载无源合成孔径雷达(SAR)探测场景具有稀疏性的特点,提出了一种基于稀疏重建的机载无源SAR运动目标成像算法。在建立机载无源SAR运动目标信号模型的基础上首先通过预设的每个速度估计值构造联合字典矩阵,然后采用稀疏重建算法进行优化求解得到联合反射系数向量,最后对重建的联合反射系数向量进行分割提取从而同时得到探测区域的成像重建结果和运动目标的速度。仿真试验结果验证了所提成像算法的有效性和准确性。     

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。     

基于复近似消息传递的前视雷达成像分辨率增强算法

当机载/弹载雷达工作在前视状态时,由于成像场景内不同角度处目标的多普勒差异很小,很难得到 高的角度分辨率。针对海面舰船目标的前视成像应用,利用成像区域具有明显稀疏性的特点,提出一种基于复 近似消息传递压缩感知处理的前视成像角度分辨率增强算法,建立前视成像的线性观测信号模型,给出复近似 消息传递的迭代计算过程,以及多通道雷达前视成像的处理流程。通过仿真数据和 X 波段雷达实测数据的处 理结果验证了该方法的有效性。     

一种孔径和频率二维稀疏的步进频SAR成像方法

 步进频率信号(SFWs)在不增加雷达系统瞬时带宽的情况下能够获得高的距离向分辨率的同时,也存在着抗干扰能力较差及其等效重复频率较低的问题,并且在方位向积累时间内由于雷达载机工作状态的变化,会导致方位向的数据录取不完整。针对上述问题,提出一种孔径和频率二维稀疏的步进频合成孔径雷达(SAR)成像方法。首先,分析了稀疏步进频率信号(SSFWs)的SAR成像模型,然后基于压缩感知理论完成距离向成像处理。其次,针对稀疏孔径的回波数据,通过构造成像算子和压缩感知重建模型的方法实现其距离徙动校正和方位压缩处理,进而获得二维成像结果。相比于传统的步进频率信号SAR成像,利用所提方法能够在少量的频率资源和雷达回波数据情况下实现准确的SAR成像。最后,通过对仿真和实测的步进频率雷达数据进行成像处理,验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于低成本INS的机载SAR运动补偿研究

为了提高雷达成像的质量．得到高分辨率的SAR图像就必须保证有精确的运动补偿方法来校正运动误差对成像的影响。提出了一种基于惯导数据INS的视线方向位移误差的补偿方法,采用了低精度低成本的INS．对此部分的原理及实现进行了深入的建模分析和推导,并给出仿真结果。结果表明,基于惯导进行运动补偿时低精度也可满足要求。     

基于马尔科夫链的单站SAR海面场景宽幅高分成像算法

针对单站合成孔径雷达(SAR)实现海面场景高分辨率宽测绘带(HRWS)成像问题,结合海面目标相对整个场景的稀疏特性,提出了一种基于马尔科夫链的单站SAR宽幅高分成像算法。算法将宽幅的海面场景分为不同子测绘带,首先发射少量脉冲对各子测绘带进行距离向成像,利用距离向成像结果获取场景内感兴趣目标的数量信息。然后计算雷达波束指向的马尔科夫状态转移概率,并按此概率控制雷达对不同测绘带进行扫描。获得不同测绘带的稀疏子孔径后进行压缩感知成像。提出的算法可以在相同合成孔径时间内实现多个测绘带的宽幅高分成像,最后的仿真实验验证了所提算法的有效性。     

Modified Frequency Scaling Algorithm for FMCW SAR Data Processing

This paper presents a modified frequency scaling algorithm for frequency modulated continuous wave synthetic aperture radar （FMCW SAR） data processing. The relative motion between radar and target in FMCW SAR during reception and between transmission and reception will introduce serious dilation in the received signal. The dilation can cause serious distortions in the reconstructed images using conventional signal processing methods. The received signal is derived and the received signal in range-Doppler domain is given. The relation between the phase resulting from antenna motion and the azimuth frequency is analyzed. The modified frequency scaling algorithm is proposed to process the received signal with serious dilation. The algorithm can effectively eliminate the impact of the dilation. The algorithm performances are shown by the simulation results.     

机动目标的逆合成孔径雷达成像

 逆合成孔径雷达(ISAR)和合成孔径雷达 (SAR)都是利用目标 (场景)与雷达的相对运动,提高横向分辨率,实现对目标 (场景 )的成像。SAR的运动方是雷达平台,可控制作平稳飞行,且用仪器测校其偏离误差;ISAR的运动方通常是非合作目标,运动不受控制,且难以精确测量。当目标作机动飞行时,以目标作固定基准,雷达等效地在空间形成流形复杂的逆合成孔径 (阵列 ),对这种情况下成像的问题进行了系统的研究。     

合成孔径雷达系统建模、仿真与信号处理初探

作为雷达技术发展历史中的里程碑,合成孔径雷达(SAR)通过使用空中合成天线阵列技术及先进的目标回波信号处理技术能够提供清晰的地球表面图像。由于它的这一突出特点,SAR已经成为许多飞行器的重要任务载荷并被广泛应用于军事及民用领域。从航空电子系统总体需求角度出发,为了深刻理解SAR系统的工作原理并得到更好的SAR图像产品,有必要对系统数学模型的建立、SAR回波信号的仿真以及信号处理算法进行深入的研究。本文试图从这三方面讨论SAR系统设计中的关键问题。     

VSAR: a high resolution radar system for ocean imaging

The velocity synthetic aperture radar (VSAR) is a conceptual synthetic aperture radar (SAR)-based sensor system for high resolution ocean imaging. The VSAR utilizes data collected by a multielement SAR system, to extract information not only about the radar reflectivity of the observed area, but also about the radial velocity of the scatterers in each pixel. This is accomplished by making use of the phase information contained in multiple SAR images, and not just the magnitude information as in conventional SAR. Using this velocity information, the VSAR attempts to compensate for the velocity distortion inherent in conventional SAR and to reconstruct the ocean reflectivity. We present the basic theory of the VSAR system and its performance. We also provide an analysis of the VSAR imaging mechanism for a statistical model of the radar returns, designed to capture the effects of speckle and of resolution degradation due to the decorrelation of the radar returns     

弹载合成孔径雷达自适应重频分析与设计

弹载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的目标距离、视线角由于高速逼近目标而快速变化,这导致传统的固定脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)(简称重频)波形难以兼顾弹载SAR雷达在成像各方面的约束条件,故需要根据当前弹体运动和弹目关系变化情况实时计算重频。详细分析了影响重频选择的各项因素,包括避免距离模糊、方位模糊、高度杂波、发射遮挡影响及SAR成像分辨率、系统相参性要求等影响因素,并设计了自适应重频计算的工作流程。某SAR雷达系统实验表明,该设计能够在实际飞行弹道条件下根据实际弹目关系自适应调整脉冲重复频率,从而更好地实现SAR雷达系统的工作性能,有效解决了固定重频波形不能适应弹载SAR工作条件的难题。     

Conceptual design of near-space synthetic aperture radar for high-resolution and wide-swath imaging

Airborne synthetic aperture radar (SAR) has the capability of high-resolution, and spaceborne SAR has the capability of wide-swath. Inspired by recent advances in near-space defined as the region between 20 km and 100 km, this paper conceptually designed near-space vehicle-borne SAR. The near-space vehicle-borne SAR has the synthetical advantages of the satellite and airplane platforms. By placing SAR transmitter or receiver in near-space vehicles, many functions that are currently performed with satellites or airplanes could be performed in low cost way. These advantages make simultaneous high-resolution and wide-swath SAR imaging possible. As such, this paper focuses on the role of near-space vehicle for high-resolution and wide-swath SAR imaging, and deals with conceptual performance, as opposed to technological implementation. The concepts, models and processing algorithms are provided. To further suppress the azimuth ambiguities and extend swath width, multiple beams in azimuth is applied. Furthermore, an example near-space vehicle-borne SAR is designed. It is shown that the use of cost effective near-space vehicles can provide the solutions that were previously thought to be out of reach for remote sensing scientists and customers.     

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。     

An extended chirp scaling algorithm for spaceborne sliding spotlight synthetic aperture radar imaging

A system impulse response with low sidelobes is critical in synthetic aperture radar（SAR） images because sidelobes contribute to noise and interfere with nearby scatterers. However,the conventional tricks of sidelobe suppression are unable to be exactly applied to the case of spaceborne sliding spotlight SAR due to great azimuth shifts in both time and frequency domains. In this paper, an extended chirp scaling algorithm is presented for spaceborne sliding spotlight SAR data imaging. The proposed algorithm firstly uses the spectral analysis（SPECAN） technique to avoid the azimuth spectrum folding effect and then employs the chirp scaling（CS） algorithm to achieve data focusing, i.e., the so-called two-step approach. To suppress the sidelobe level, an efficient strategy for the azimuth spectral weighting which only involves matrix multiplications and short fast Fourier transformations（FFTs） is proposed, which is a post-process executed on the focused SAR image and particularly simple to be implemented. The SAR image processed by the proposed extended CS algorithm is very precise and perfectly phase-preserving. In the end, computer simulation results verify the analysis and confirm the validity of the proposed algorithm.