SAR原始数据压缩编码算法及其比较

为了获得更多的目标信息 ,合成孔径雷达 (SAR)接收的原始数据量越来越大。因为下传信道带宽的限制和实时成像的要求 ,原始数据下传前的压缩处理渐渐成为必需。在分析 SAR原始数据的统计特征的基础上 ,介绍三种 SAR原始数据压缩算法 ,比较算法的仿真结果     

FMCW体制毫米波SAR实时信号处理方法研究

与脉冲体制合成孔径雷达(SAR)相比,调频连续波(FMCW)体制SAR具有体积小、重量轻、分辨率高、功耗低和低截获等一系列优点,目前小型或微小型SAR普遍采用FMCW工作体制。FMCW SAR在整个脉冲重复周期内都发射信号,其信号占空比达到了100%,为了减小数字接收机采样带宽,降低数据率,FMCW体制毫米波SAR一般采取解线频调接收的方式,但其数据量依然很大,而且机载平台受到气流的影响,运动误差很大,需要迭代估计与补偿,给实时处理模块带来了很大压力。为了提高整个机载FMCW SAR系统的信号实时处理性能,需要在算法层面进行改进。提出了一种两次子孔径误差估计和全孔径误差拼接补偿的FMCW SAR实时成像算法,使用相位梯度自聚焦(PGA)算法和图像偏置(MD)算法级联提取子孔径误差;然后进行子孔径误差拼接成全孔径误差补偿原数据,两维脉冲压缩后完成图像聚焦,提高了FMCW体制毫米波SAR成像算法的效率;最后使用机载Ka波段FMCW SAR实测数据,验证了该算法的有效性。     

InSAR图像配准雷达几何法处理性能分析

图像配准是干涉合成孔径雷达(InSAR)信号处理的关键步骤。基于雷达几何的InSAR图像配准方法。利用主辅雷达成像几何和外部数字高程模型(DEM)进行主辅SAR图像配准。基于SAR图像距离多普勒定位方程,系统梳理了配准处理精度的影响因素,对各误差因素的作用机理进行了理论分析,并综合分析了该算法对重复航过和单次航过InSAR系统图像的配准处理性能。仿真结果验证了理论分析方法的有效性。分析结果对我国InSAR地面系统建设和相关卫星指标论证具有重要的支撑作用。     

通过扩展分区特征改善SAR目标检测

本文对利用扩展区分（EF）特征来改善合成孔径雷达（SAR）自动目标识别（ATR）系统观注目标聚焦（FOA）阶段处理的有效性进行了评估。不象传统的SAR检测特征仅能在对比度基础上将图像像素从背景中区分开，EF特征对物体的对比度和尺寸都敏感，EF特征算法便于实现，并已证实有着类似CFAR（恒虎警率）性质的新特征，我们使用这个新特征，通过两个数据库提供的SAR图像，对几种不同检测方法进行了测试，验证新方法对性能有所改善。     

星载SAR在轨成像实时处理算法研究

星载合成孔径雷达(SAR)分辨率和幅宽的不断提高,其产生的原始数据率越来越大,采用在轨实时成像处理形成图像,在图像域再进行传统的图像数据处理和传输,有助于降低星-地数据传输速率,为了提高星载SAR在轨成像处理的实时性,文章分析了星上特殊条件对星载SAR处理算法实时性所提出的约束,对RD、波束域、CS等经典的星载SAR成像处理算法的运算量进行了比较,以CS算法为例,研究了相位补偿因子对CS成像处理算法的实时性影响,提出了一种补偿因子区域不变的CS成像算法,它极大地减少了成像处理算法的运算量,并通过仿真实验结果验证了该算法的有效性。     

基于深度学习的SAR图像质量提升方法研究

提升合成孔径雷达(SAR)图像质量以增强其可判读性,一直是SAR图像处理中的关键问题。近年来,深度学习在光学图像处理中取得显著的成功,并逐步应用到SAR图像质量提升领域。对深度学习在SAR图像质量提升中的关键应用进行综述,对深度学习在SAR图像质量提升中采用的典型网络进行了介绍,并从SAR图像旁瓣抑制、超分辨(SR)处理和图像融合3个方面对深度学习的应用进行阐述。最后,分析与探讨了基于深度学习的SAR图像质量提升中的关键问题及进一步研究方向。     

利用偏移矩阵提高CBERS图像预处理几何定位精度的方法研究

偏移矩阵是指由于传感器与卫星平台之间的安装偏差而导致的传感器坐标系与卫星平台坐标系之间的旋转矩阵，用于校正传感器与卫星平台坐标系之间不重合而导致的成像偏差。针对CBERS卫星数据处理系统只能使用星上下传姿态和星历数据进行预处理，而这些姿态和星历数据也可能存在系统误差的情况，我们把预处理图像所有引入误差，包括系统安装误差、姿态和星历数据误差、地面处理模型误差等，综合导致的成像偏差，归结为一个旋转矩阵来校正，该旋转矩阵定义为偏移矩阵。当系统成像存在一个较大的系统误差时，把该偏移矩阵代入几何校正处理模型中，可以得到很好的校正效果。文章方法在CBERS卫星的在轨测试中得到实施并取得较好的效果，增加偏移矩阵校正后，图像预处理几何定位精度得到显著提高。     

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SIFT子图像融合的直角坐标FBP算法

针对合成孔径雷达实测数据成像算法计算数据量大的问题,提出一种基于SIFT子图像融合的直角坐标系下的FBP算法。算法首先在直角坐标系下对SAR子孔径信号进行后向投影成像得到对应的子图像,然后对各子图像进行相位梯度自聚焦实现相位补偿,最后采用基于尺度不变特性变换(SIFT)的SAR图像配准方法对聚焦后的子图像进行融合得到全孔径图像。算法计算量比传统极坐标系下的快速后向投影算法小,并且由于基于SIFT的融合是针对复图像的融合,因此融合后图像的分辨率较传统的融合方法有所提高。机载实测数据的处理结果验证了算法的有效性。     

基于子孔径处理的大斜视SAR点目标仿真

机载合成孔径雷达(SAR)平台无法在长合成孔径时间内保持理想匀速直线运动,运动参数变化较大。利用全孔径算法进行成像处理,难以高效地生成聚焦良好的图像。针对这些问题,本文通过在回波信号方位向划分子孔径,分段处理,从而得到聚焦良好的图像。为增强适用性,子孔径处理时采用大斜视角下的距离多普勒(RD)算法,同时与传统正侧视及小斜视RD算法比较。经仿真验证:无论在大斜视情况下还是在有运动误差的情况下,本文算法都能使点目标良好聚焦,点散布函数的分布显示旁瓣均低于-20 dB,满足工程使用要求,说明了算法的有效性。     

机载合成孔径雷达散射波干扰研究

根据机载合成孔径雷达理论模型和散射波干扰原理,提出了一种散射波干扰的实现方法——干扰机转发雷达信号散射波干扰,即干扰机接收到雷达信号进行处理后向成像区域照射,经地物散射的SAR信号,由SAR接收系统接收,形成散射波干扰.通过分析机载合成孔径雷达的理论模型,指出了影响成像效果最重要的因素是方位二次相位误差.散射波干扰能够在距离向和方位向实现二维相干干扰,使机载SAR图像散焦,形成散焦图像压制干扰.最后通过计算机仿真验证了干扰机转发雷达信号形成地物散射波干扰的干扰效果.     

合成孔径雷达原始数据的模拟与压缩

合成孔径雷达（SAR）原始数据的计算机模拟已成为一重要的课题，它为成像处理算法、任务设计及系统参数优化提供数据源，而其模拟器是成像处理及雷达系统设计的重要工具。对自然景象作模拟，即是将地面目标的反射特性转化成SAR回波。文中给出了模拟算法和原始数据的压缩方法，并对多种方法作了对比。     

基于双星编队SAR三轨法差分干涉技术的基线设计

将单星重复轨道三轨法差分干涉扩展到双星编队,对正侧视下合成孔径雷达差分干涉(DInSAR)技术的基线设计进行了研究。在测量坐标系中,将位于主星距离高度平面内的简化基线扩展为空间矢量,根据空间几何关系得到正侧视下双星编队SAR三轨差分干涉法的空间基线模型。建立了编队SAR测高程时基线设计公式,以及基线矢量到DInSAR测形变所需基线的转换公式,基于该模型首次从应用角度分析了基线对编队SAR三轨法差分干涉测形变的误差传播特性。给出了基于基线比的基线设计方法:测高程时,基线选择以临界基线为上限,综合考虑测高精度和灵敏度确定基线;测形变时,为降低误差对形变精度的影响,基线比应尽量小(基线比为0.25时编队SAR三轨法DInSAR形变测量精度最高),即地形图像对的垂直有效基线应尽量大,形变图像对的基线应尽量小。用ALOS-2卫星参数进行了仿真计算,所得编队基线和重复轨道基线误差要求分别为毫米级和厘米级。研究对DInSAR系统中基线参数设计有更直观的理论指导意义和实际应用价值。     

高分三号卫星聚束SAR误差补偿成像处理技术研究

从高分三号(GF-3)卫星滑动聚束成像模型和回波信号特性出发,针对滑动聚束米级高分辨率SAR聚焦对回波信号误差敏感的特点,重点对滑动聚束高分辨率成像处理算法进行了深入研究,在此基础上提出了一种结合内定标信号幅相误差补偿的滑动聚束高分辨率去斜频率变标(DCS)成像处理算法,给出了算法详细实现步骤和技术流程。利用GF-3卫星实测数据进行了处理效果验证,结果表明:结合内定标信号幅相误差补偿的DCS成像处理算法,能有效改善滑动聚束高分辨率SAR成像的图像质量,可获得更好的成像处理和聚焦效果,验证了算法的有效性。     

聚束照射SAR相位历程数据压缩的码率分配

在合成孔径雷达(SAR)系统中，必须对复相位历程数据进行大量的处理才能获得有用图像。而在聚束照射SAR系统中，对SAR相位历程数据进行孔径加权和逆傅里叶转换就能荻取有用图像。本文将讨论聚束照射SAR系统所获取的复相位历程数据的压缩问题。我们利用有关孔径加权函数和傅里叶变换处理方面的知识得到了一个对应于每个复相位历程数据样本的“增益”因子。然后，利用这个“增益”因子对相位历程数据的量化进行有效的比特分配，最后对本文所提出的数据压缩系统的性能进行了评估，并与其它现有SAR相位历程数据压缩系统作了比较。     

先进的SAR GMTI技术

合成孔径雷迭（SAR）的设计能够产生地面静止目标的高质量图像。这类系统未按处理动目标设计，对运动目标的检测和成像的效果都不好。本文将提出改进的先进技术，可以进行SAR系统对动目标的探测和再聚焦。     

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.分别在有无配准误差情况下,对比了自适应处理与直接对消方法的杂波抑制效果,说明了多消一的自适应处理针对配准误差具有更好的稳健性.最后利用对三通道SAR/GMTI系统实测数据的处理,验证了所述方法流程的可行性.     

合成孔径雷达的一种快视实时成像算法

给出一种适于机载 SAR实时成像处理的快视方法 (RQL M)及其实现 ,该算法在方位向上采用非聚焦的处理方法。方位向非聚焦压缩的原始方法是采用一个固定宽度的时域矩形窗对方位向所形成的线性调频信号进行滑动滤波 ,使用简单的加法操作完成方位向非聚焦压缩。但由于矩形窗的旁瓣衰减慢 ,因而在图像中如果高频分布比较多 ,由于相位误差的加大会使图像质量变差。文中采用两个级联的可变宽度矩形窗来形成一个梯形窗 ,使窗函数的频率响应介于矩形窗和三角窗之间 ,可以通过调节两个矩形窗的宽度来调节频率响应的主瓣宽度和旁瓣衰减。从而调节方位向的分辨率、积分旁瓣比 (ISL R)和峰值旁瓣比 (PSL R) ,进而调节成像结果的质量。该算法提供了较好的成像效果和应用的灵活性     

单通道SAR对任意运动目标的检测和成像

在合成孔径雷达（SAR）图像中，运动目标会引起散焦和／或移位之类的成像误差，这与目标运动方向有关。为了得到准确而清晰的运动目标的图像，目标位置和速度参数是必须知道的。这里提出了一种对任意方向运动的地面目标进行探测、参数估计和成像的算法。该算法主要是评估由常规单通道SAR雷达数据生成的一系列单视SAR图像。用两个观察模型来估计运动目标的位置和速度，考虑了由于运动导致多普勒频谱的混叠。用这种方法，运动目标可以不受其运动方向的影响而被检测到，估计参数被用来补偿SAR图像中的成像误差。最后，目标在场景中的真实运动情况可以在补偿过的图像序列中显现。     

多路SAR高分辨率3-D成像

星载／机载合成孔径雷达(SAR)系统提供了高分辨率二维地形图像。本文提出一种组合多路SAR图像(在稍微偏离仰角方向的飞行航线上所得到的)来生成高分辨率三维图像的技术。可以把这项技术看作是干涉SAR(InSAR)的扩展，用这种技术能产生多维分辨率的地形图像。3-D多路SAR成像系统在仰角方向一般由相对比较短的模糊长度表征。为了使有关模糊度减至最小值，利用了一组图像内的相关相位信息来跟踪地面景物。然后，在以“主要”地形地面为中心的窄(仰角方向)体积范围内，采用非均匀DFT对SAR图像进行相干组合。本文详细介绍了该技术的基础理论，并提供了该技术可达到的分辨率和实验研究结果。