合成孔径雷达与动目标检测

在合成孔径雷达（ＳＡＲ）中，雷达与目标之间相对运动的精确知识是相干处理回波形成高方位分辨率图像的基础。因此，在ＳＡＲ中，对未知运动目标的检测和成像成为一个重要而困难的研究课题。本文较详细地阐述了ＳＡＲ中进行动目标检测的若干方法，包括反射率频移法、多视图像位移法和多天线多通道处理技术。还论述了动目标的定位和速率的估值等问题。     

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。     

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ATI技术和象素匹配的星载SAR/GMTI实现方法

与机载合成孔径雷达相比,星载合成孔径雷达由于其复杂的空间几何关系、地球自转及地球曲率等因素的影响,使得星载SAR／GMTI的实现更为复杂。提出了当不满足相位偏置中心天线(DPCA)中脉冲重复频率和天线水平基线间的严格约束条件时,通过象素匹配法和星载SAR沿航迹向干涉(ATI)技术实现星载合成孔径雷达(SAR)动目标检测、测速及定位的一种方法。该方法采用沿航迹向线性排列的双孔径天线星载SAR结构,首先建立了星载SAR双孔径天线空间几何模型并详细分析了星载SAR双孔径天线机理及信号特性,然后利用常规方法成像的双天线SAR图像,分析并推导了基于ATI技术和象素匹配实现对地面背景杂波淹没的运动目标检测、径向速度分量估计以及目标定位的方法。最后,通过计算机仿真验证了其有效性。     

一维镜像综合孔径的近场相位校正方法

镜像综合孔径微波辐射成像的原理基于远场条件推导,不适用于近场成像。为了解决近场条件下的镜像综合孔径成像问题,本文推导了近场双天线互相关表达式,发现近场双天线互相关可以表示为远场双天线互相关与近场相位因子的乘积。校正该相位因子后,即可使用反余弦变换进行近场亮温重建,从而解决了近场条件下的成像问题。本文提出了两种基于外部点源的近场相位校正方法,并分别对点源目标及展源目标进行了仿真,仿真结果表明:校正后的亮温重建误差较小,从而验证了这两种方法的有效性。     

一种干扰环境下的机载SAR慢动目标检测方法

在电磁干扰的环境下,经典的合成孔径雷达(SAR)的成像和地面动日标检测算法的性能将会变差甚至失效,因此研究存在干扰时的高效可行的SAR动目标检测方法具有重要的实际意义.提出一种将自适应波束形成技术和杂波抑制干涉(CSI)技术相结合的阵列天线动目标检测方法.该方法首先采用自适应波束形成技术消除干扰,然后用CSI方法抑制地杂波并实现运动目标的检测.同时,采用不等间距偏置相位中心天线(DPCA)技术,消除了盲速区.从SAR天线结构和空间几何模型人手,详细分析了干扰抑制原理、杂波抑制和动目标检测原理并给出了其实现框图.最后通过计算机仿真,验证了该方法的可行性.     

近场微波成像的实验研究

本文针对转台模式的近场微波成像进行了实验研究。首先介绍了近场微波成像的实验系统，然后考虑到宽频带天线的非理想特性，提出一种近场微波成像系统的实验修正模型。最后基于该模型，给出了利用理想导体长方柱、理想导体圆柱、理想导体正方体盒以及四尾翼导弹模型的实测数据的重建图像。重建图像基本反映了目标的轮廊。     

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.     

PAMIR—一种宽带相控阵SAR／MTI系统

在未来的各种监视侦察任务中，机载及星载成像雷达系统必须满足越来越严格的要求。下一代最高水平的合成孔径雷达(SAR)系统将具有高灵敏度地面动目标指示能力和多种复杂工作模式，其中包括高分辨率和远距离成像能力。只有通过运用可重构相控阵天线连同综合宽带系统设计以及多通道能力才能完成各种任务。在FGAN已经设想出一种新的X波段实验雷达，该雷达最终将被改进成拥有由16个自动可重构子孔径组成的电控相控阵，5个独立的接收通道和大约1．8GHz的总信号带宽。这种传感器叫做PAMIR(多功能相控阵成像雷达)。着重用实例说明远距离超高分辨率SAR成像。借助于地面动目标的逆SAR(ISAR)成像也能实现高分辨率。而且，通过空时自适应信号处理和超高3一D分辨率单向干涉SAR(IfSAR)，接收通道的数目将提供地面动目标指示(GMTI)。在一个接收通道和机械控制天线阵列的情况下，PAMIR在其现行发展阶段中是切实可行的。文章介绍了PAMIR的系统设计和预期能力，并提供了高分辨率SAR及ISAR成像的地面及机载实验结果。     

数字波束形成合成孔径雷达

阐述了最近在Astrium完成的两项SAR研究，简述了大地测量合成孔径成像雷达X型（TSX）卫星的能力。两项研究是在SAR成像模式时采用新颖天线波束形成概念的高分辨率宽条带成像雷达（HRWS）和LCMA（低成本多个馈电天线）。分析了它们的设计、性能和样机框图，并将它们与采用有源相控阵天线的TSX—SAR进行了比较。     

星载合成孔径雷达天线的现状与发展

介绍两种典型的星载SAR天线；SIR－C成像雷达的有源微带相控阵天线和Radarsat-1的波导缝隙相控阵天线。报导了近年来星载SAR天线在多波段、多极化阵列天线，集成化、固态化、模块化有源相控阵天线，超轻型充气式阵列天线和双波段、双极化共孔径阵列天线等方面的研究进展，并给出了一些天线的参数。     

星载方位多通道斜视SAR对运动目标成像方法

由于受到斜视角和运动速度的影响,方位多通道合成孔径雷达(SAR)的方位模糊和速度模糊问题更加严重,从而影响斜视模式下运动目标的多通道重建与成像。为了解决该问题,文章提出了一种星载方位多通道斜视SAR运动目标成像方法。首先,分析并建立斜视模式下运动目标精确回波模型,然后,基于谱估计及改进Radon变换实现运动目标无模糊径向速度估计,对目标二维频谱进行匹配滤波实现运动目标成像。最后,点目标仿真实验验证了该方法的有效性。     

运动目标在阵列孔径UWB SAR图像上的表征及其在图像域GMTI方法中的应用

结合子孔径BP成像过程,对运动目标在阵列孔径UWB SAR图像上的成像规律进行了研究,得出了运动目标在阵列孔径UWB SAR图像上的解析表达式,据此可将只适合慢速运动目标的UWB SAR图像域GMTI算法推广,使之适合快速运动目标.以ATI算法为例,说明了所得运动目标成像规律在UWB SAR图像域GMTI方法推广中的应用价值.基于仿真实验的结果证明了所得结论的正确性.     

采用多极化多频天线阵列SAR对簇叶环境下的动目标成像

由于簇叶环境下信杂比较低，因此很难对动目标进行探测成像。本文针对簇叶环境下的动目标成像提出了多频多孔径极化SAR(MFMA POLSAR)系统。MFMA POLSAR将多频天线阵列SAR(MF-SAR)系统扩展为多极化系统。MFMA POLSAR采用全极化达到环境要求的极化效果，使得不同孔径获得的图像相干性最好，可用于获取高精度的相位估测。MFMA POLSAR不仅能对快、慢的动目标进行精确定位，而且还能显示簇叶环境下的动目标。     

星载高精度伞状天线展开过程运动及受力分析

伞状天线是目前大型可展开天线的一种主流构型。由于天线口径大，天线在卫星发射阶段处于收拢状态；卫星发射至指定轨道后，天线展开至工作状态。展开机构是伞状天线展开与收拢的执行机构，其展开与收拢过程中关键零部件的运动精度及受力情况直接决定了天线展开到位精度和天线型面在轨热变形，对最终天线在轨型面精度起决定性作用。文章以国内某星载高精度伞状天线展开机构为研究对象，结合天线展开机构各运动部件参数，利用解析的方法获得展开机构运动方程；通过对方程进行分析，得到展开机构各关键部件在天线展开过程中的运动情况、受力情况及天线理论展开时间，为天线最终在轨展开时间的制定及展开过程中关键零部件的受力控制提供理论依据。     

同空间后向投影InSAR成像及干涉相位提取方法

为了提高复杂运动情况干涉合成孔径雷达（InSAR）成像精度,结合时域后向投影方法提出了一种基于同空间后向投影的InSAR成像与相位提取方法,分析后向投影多普勒补偿函数与干涉相位的关系,通过各天线回波投影到相同的成像空间,再构造相位补偿函数进行相干积累成像。仿真和实测数据验证了复杂运动情况下本文方法较传统频域算法获得更好的InSAR成像和干涉相位质量,且该方法还可在成像过程中实现InSAR图像配准、去平地效应的一体化处理,简化了InSAR数据处理。     

补偿平台运动的雷达天线的修正方向设计

主要从运动补偿或对消的角度讨论运动目标显示（MTI）的杂波对消性能，提出了一种补偿平台运动的天线修正方向图的设计方法，在使经过一次对消之后MTI所有照射角度上的总杂波剩余最小的意义上它是最优的。     

导弹目标ISAR成像的仿真

在逆合成孔径雷达（ISAR）成像基本原理及信号处理过程的基础上，根据导弹的飞行弹道、自转和进动模型建立导弹飞行模型，采用自相关快速运动和累积相关运动两种补偿方法，对导弹目标的ISAR二维成像进行了仿真研究。结果表明，导弹的自旋时成像结果及积累时间的影响较大，模型不同，积累时间也不同。     

一种改进的空间目标高速运动补偿方法

空间目标的高速运动会使得一维距离像产生畸变,因此高速运动补偿是空间目标高分辨雷达成像的关键步骤。基于线性调频信号模型,研究了高速运动对一维距离像产生的畸变影响,并通过定义一维距离像熵函数,将黄金分割优化搜索理论引入本文,提出一种实用高效的高速运动补偿方法,并将该方法移植到雷达信号处理机上,对大量实测高分辨雷达空间目标数据进行了处理。结果表明本文方法有效地补偿了高速运动对空间目标高分辨成像的影响,使得空间目标高分辨成像质量有了较大提高;且该方法计算量不大,满足实时ISAR成像的要求。     

海上舰船目标的机载高分辨率ISAR成像

本文提出了机载高分辨率二维逆合成孔径雷达(ISAR)对舰船目标的侧视成像问题。通过采用舰船运动的简单模型，避免了采用高级的联合-时间频率(JTF)变换。研究了包括运动估计与校正、最佳处理时间与持续时间估计以及目标形状提取的鲁棒处理方案。强调了这样一个事实，即该处理的鲁棒性造就了单个ISAR成像分析而不必由一组雷达图像进行数据融合。