星载滑动聚束SAR模糊特性分析与仿真

介绍了星载滑动聚束合成孔径雷达（SAR）的成像原理,构造了滑动聚束SAR的方位模糊度计算模型,并分析了其距离模糊度计算模型。系统设计及模糊特性仿真结果表明：模型可用于SAR系统参数优化设计。     

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。     

对星载滑动聚束模式合成孔径雷达的侦察研究

滑动聚束模式是合成孔径雷达的一种新兴的工作模式,具有比条带模式的方位向分辨率高、同时又比聚束模式的成像区域大的优点,因此,滑动聚束模式呈现蓬勃发展的趋势。在此基础上,根据侦察的基本原理,展开了对滑动聚束模式合成孔径雷达的侦察研究,建立了侦察模型,并进行了仿真实验。可以看出,对星载滑动聚束模式合成孔径雷达的侦察是完全可行的。     

调频连续波合成孔径雷达滑动聚束成像算法

调频连续波(FMCW)体制下,传统脉冲合成孔径雷达(SAR)的"走—停"回波模型已经不再适用,快时间走动项引入的距离-方位耦合项不可以忽略,否则会使图像质量的降低。该文首先构建FMCW回波模型,其次,提出了一种基于两步式的滑动聚束SAR成像算法。所提算法针对滑动聚束模式中,多普勒历程大于脉冲重复频率(PRF)所造成的频谱混叠问题,采用方位频域去斜的预处理加以解决。由于距离徙动校正(RCMC)后方位时域依旧混叠,该算法通过方位去斜在频域完成聚焦避免再一次的解混叠操作。通过仿真验证,该算法能够实现高精度的FMCW SAR滑动聚束成像。     

敏捷SAR卫星聚束模式姿态机动策略研究

提出了敏捷SAR卫星聚束模式姿态机动参数计算方法,充分考虑了相位中心位置和离轴角的影响,通过矢量计算方法得到敏捷SAR卫星聚束模式成像所需的初始姿态角,通过迭代计算消除相位中心位置影响,得到准确姿态角。文章通过Matlab和STK软件联合仿真,验证了上述计算方法的有效性。     

基于天线方向图优化设计的星载双基地SAR模糊抑制方法

由于小卫星接收天线面积受限，星载双基地SAR图像的模糊比与传统大卫星SAR相比有较大幅度的提高。在研究了星载双基地SAR模糊特殊性的基础上，利用模糊功率在发射天线方向上强度分布的先验信息，以本文定义的信号模糊噪声比（SANR）为优化目标，推导出最优天线阵权矢量。用实际卫星参数进行了仿真，结果表明基于最优天线阵权矢量的天线方向图可有效地抑制模糊功率，改善总模糊比最多可达15dB。     

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.     

大斜视滑动聚束方位向波束指向控制策略

对星载电扫合成孔径雷达斜视滑动聚束模式,采用传统波束扫描策略中出现的方位向分辨率沿方位向空变大及方位扫描角度过大的问题展开研究。首先,分析采用传统斜视滑动聚束扫描策略情况下,方位向分辨率沿方位向出现空变的原因,探究方位向分辨率与扫描策略、扫描角度的关系。然后,提出基于全局搜索增强鲸鱼优化算法的斜视滑动聚束波束扫描策略,控制不同时刻下的方位向扫描角速度,降低方位向分辨率沿方位向的空变程度,减小天线最大方位向扫描角度,缩短数据录取时间,有效降低系统代价,提升系统性能。最后,通过仿真验证所提策略的有效性,方位向分辨率空变降低至1%以下,数据录取时间与总扫描角度相较于原有方法降低10%以上。     

基于天线方向图优化设计的星载双基地SAR模糊抑制方法

由于小卫星接收天线面积受限,星载双基地SAR图像的模糊比与传统大卫星SAR相比有较大幅度的提高.在研究了星载双基地SAR模糊特殊性的基础上,利用模糊功率在发射天线方向上强度分布的先验信息,以本文定义的信号模糊噪声比(SANR)为优化目标,推导出最优天线阵权矢量.用实际卫星参数进行了仿真,结果表明基于最优天线阵权矢量的天线方向图可有效地抑制模糊功率,改善总模糊比最多可达15 dB.     

速度聚束调制对顺轨干涉SAR浅海地形成像的影响研究

通过理论推导,证明了顺轨干涉SAR对海洋成像时同普通SAR一样,存在速度聚束调制。速度聚束调制使得顺轨SAR对海洋成像时产生一种非线性映射关系,这种非线性映射关系与径向流场的方位向梯度变化以及平台到目标的斜距与平台运动速度的比值(R/V)有关。以方位向存在一定坡度的浅海地形为例,分析了速度聚束调制对顺轨干涉SAR浅海地形成像的影响。仿真结果分析表明：当径向流场在方位向上存在梯度变化时,根据梯度变化的大小和方向的不同,会使浅海地形特征在顺轨干涉SAR相位图像上产生压缩、拉伸甚至混叠等失真,且R/V越大失真越严重。     

高分辨率星载聚束式SAR改进的ECS成像算法

提出一种适用于高星载聚束式合成孔径雷达（SAR）的改进Extended Chirp Scaling（ECS）算法。基于斜视距离等效模型，推导出改进的ECS算法，给出改进的方位Scaling因了以及算法的实现步骤。在斜视情况下改进的方法Scaling因子可以减小算法所需要的方位时间展宽，提高方位处理效率。为解决高分辨率星载聚束式SAR脉冲重复频率（PRF）过高等问题，在算法中结合了子孔径处理，并分析了采用子孔径处理的必要性及其实现方法。最后，通过计算机仿真，验证了算法的有效性。     

一种圆极化天线极化特性的幅度精测方法

文章介绍了一种圆极化天线极化特性的测试方法。该方法仅利用幅度测量得到圆极化天线极化椭圆相关数据,就可获得圆极化天线主极化、交叉极化、圆极化轴比等全部信息。该方法简单可行且可获得精确的极化特性测试结果。应用该测试方法,结合使用时域硬件门测试技术,在紧缩场成功实现了星载大型UHF螺旋天线的测试,获得了理想的测试结果,使得大型紧缩场双反射面系统在UHF频段的应用成为可能。     

星载SAR缝隙波导天线环境适应性设计与验证

针对星载合成孔径雷达（SAR）长寿命、高可靠的需求,从天线的类型选择、构型设计和实现途径等方面介绍了某大型星载SAR平面相控阵天线的技术路线,确定采用真空钎焊技术的整块缝隙波导天线为研究对象;从机电热全面分析其在空间力学环境、热环境、真空环境和带电粒子辐射环境下的适应性设计关键技术和难点,如：通过合理减重、结构分块和布局优化等设计,解决天线的刚强度问题;对天线全流程工艺进行控制以获得满足热控要求的阳极氧化膜;采用游离设计减小天线在高低温环境下的热变形;通过合理确定电场最强处两个金属面的间距来消减天线在真空环境下的微放电现象;通过选择聚酰亚胺材料作为射频连接器的介质支撑来提高天线的抗辐射能力。环境试验和在轨验证结果证明,该缝隙波导天线设计合理,环境适应性良好,能够稳定正常工作。     

Surface error estimation and correction of a space antenna based on antenna gainanalyses

Novel methods for the estimation and correction of antenna surface deformations are developed and investigated. Surface adjustment mechanisms, which are used for a reconfigurable antenna system, are used to estimate and correct surface errors. Relations between antenna surface errors and changes in antenna gains caused by intentional deformations are derived from the Ruze equation. In these methods, an antenna surface is deformed using the surface adjustment mechanisms, and the changes in the gains caused by the intentional deformations are measured. On the basis of the information regarding the intentional deformations and the resultant changes in the antenna gains, original deformation of the antenna surface is estimated. The deformation is corrected using the surface adjustment mechanisms. Some numerical simulations are carried out to investigate the feasibility of these methods. The results of these simulations show that the antenna deformations are estimated and corrected adequately using these methods.     

基于熵的SAR干扰效果评估方法

SAR干扰效果评估具有很大的不确定性和复杂性。提出了一种基于熵的SAR干扰效果评估方法,并以条带式SAR为例,仿真研究了高斯噪声干扰下SAR对均匀分布型目标的成像效果,采用该方法对干扰效果进行了评估,得到了较好的结果。     

一种适合地球同步轨道SAR的改进CS算法

地球同步轨道SAR具有一般低轨SAR所不具备的优势。然而其“8”字形的运动轨迹也给成像带来了困难,基于直线运动的成像算法将失效。针对这个问题,利用了聚焦性能比较好的CS算法并结合偏航牵引控制和弯曲补偿的方法把弯曲的孔径拟合成直线再进行成像。本文分别对地球同步轨道SAR偏航牵引问题,等效斜视角进行了研究,详细推导了斜视工作模型下基于弯曲补偿改进的CS算法,根据分辨率的需求对地球同步轨道SAR大合成孔径进行子孔径处理,最后通过仿真验证了算法的成像性能。     

一种FMCWSAR成像的副瓣抑制方法

调频连续波合成孔径雷达（FMCwSAR）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、质量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。在FMCWSAR成像中,由于副瓣可形成倍增的噪声,并与附近散射体产生干涉,因此,系统响应具有低副瓣是非常重要的。研究了泰勒加权对副瓣的抑制能力,并与其他加权方法进行了比较,之后给出仿真结果,证明了该方法能有效抑制FMCWSAR成像的副瓣。     

一种SAR图像特征增强新方法

军事目标的SAR图像特征在合成孔径雷达目标识别(SAR ATR)中扮演着重要的角色。提出了一种在多小波域中用维纳滤波重构进行SAR目标图像特征增强的新方法,并在此基础上进行了目标图像分割。实验结果表明,该方法能够有效增强SAR图像中的目标区域特征,增大目标和背景杂波之间的统计可分离度,有利于目标图像的精确分割和特征提取。     

一种分布式目标滑窗检测方法

随着成像雷达图像分辨率的不断提升,对分布式目标的探测性能指标要求越来越高,然而现有的恒虚警检测算法尚未形成适用于多分辨单元的目标检测性能评估理论体系。提出一种分布式目标滑窗检测方法。首先,基于待检测目标RCS(radar cross section, RCS)、平面尺寸以及雷达二维分辨率等先验信息对二维滑窗进行设计,实现了任意航向目标的最优匹配。接着,利用M/N准则对滑窗内目标占据的多分辨单元回波进行直接处理,避免了人为构建扩展检测量引起的检测性能损失。最后,从系统虚警指标要求出发,通过挖掘分布式目标与所占据单个分辨单元的检测性能关系,设计了一套分布式目标探测性能的定量评估方法,可在满足虚警性能前提下大幅提升分布式目标的检测概率。该算法不需要人为进行复杂的扩展检测量设计,为高分辨图像目标稳健检测和性能评估开辟了一种新途径。