分布式小卫星SAR多普勒解模糊成像

该文结合实际卫星轨道及地球自转特性,研究利用分布式小卫星丰富的空域信息解多普勒模糊,从而解决宽场景成像和方位高分辨之间的矛盾。提出建立子孔径坐标系,解决地球自转引起的星间回波不一致性并简化椭圆轨道的几何复杂性。建立子孔径坐标系包括两方面:一是将成像几何模型转换到地球固定坐标系下分析,此时地面场景静止,卫星轨道等效旋转;二是分孔径处理,针对每个子孔径建立坐标几何,经过误差补偿后小卫星轨道构型等效为固定基线且平行。对每个子孔径回波数据分别进行空域滤波解模糊处理后再进行孔径拼接,同时结合传统星载SAR成像算法实现大场景高分辨成像。最后以CARTWHEEL模型为例进行仿真,验证了该方法的有效性。     

基于先验信息的综合孔径辐射计误差校正方法

误差会严重影响综合孔径微波辐射计的成像性能,需要进行校正.但是,随着系统工作频率的提高和阵列尺寸的扩大,校正难度越来越大.文中提出一种基于先验信息的综合孔径微波辐射计误差校正方法.该校正方法包括一个基于先验信息的校正矩阵以及一种基于先验信息的CLEAN算法.首先,该校正方法将含有误差的系统响应作为先验信息构造校正矩阵,并校正得到初步的反演图像;然后,利用上述先验信息估计系统的阵列因子并代入基于先验信息的CLEAN算法,校正图像中剩余的误差.仿真和实验结果表明该校正方法能有效提高综合孔径微波辐射计的成像质量.该校正方法可以在图像反演过程中全面校正综合孔径微波辐射计的误差,降低对校正系统的硬件性能要求,适用于大阵列毫米波综合孔径微波辐射计的校正误差.     

综合孔径辐射计亮温反演算法研究

综合孔径辐射计通过干涉测量技术反演目标辐射亮温图像,属于空域傅里叶变换范畴,其中相关运算中由各阵元之间传输延时造成的空间解相关效应,对亮温反演结果具有重要影响.文章从空域频率采样的角度分析了反演算法,同时探讨了G矩阵相关性以及空间解相关效应对亮温反演的影响.在传统的BG(Backus-Gilbert)算法基础上,提出了补偿空间解相关效应的方法,利用去相关矩阵对带宽、通道不一致性造成的误差进行了补偿.     

结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理

低频机载UWB SAR实现高分辨成像需要大积累角和长孔径,实时成像面临大数据量和大运算量的挑战;此外,较长的孔径时间内载机运动比较复杂,增加了实时运动补偿的难度。本文讨论了机载UWB SAR实时成像的子孔径NCS算法,分析了其降低数据量和提高成像精度的改进措施;然后讨论了基于运动测量数据的实时运动补偿方案,利用实时PRI调整补偿前向运动误差,并在实时成像流程中嵌入视线运动误差补偿环节。在上述分析的基础上,提出了结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理流程。最后,给出了实际飞行实验中机载UWB SAR的实时处理结果,证明本文所提流程可以满足机载UWB SAR处理实时性以及处理精度的要求。      

综合孔径微波辐射计成像观测能力

对综合孔径微波辐射计成像观测原理进行了阐述,分析了综合孔径微波辐射计的灵敏度、积分时间、天线波束宽度、目标亮温、背景噪声温度、系统工作频率和目标等效截面等因素与系统作用距离的关系,对系统的目标观测能力进行仿真验证,探讨了阵列通道不一致等误差的补偿方法。研究成果将有助于综合孔径微波辐射计的实用化推进。     

Ka波段毫米波综合孔径辐射计成像研究

华中科技大学电磁场与微波技术中心已经设计并研制出一套工作于Ka波段的16阵元一维毫米波综合孔径辐射成像系统HUST-ASR,样机采用了最小冗余稀疏直线阵列以及先进的数字相关技术。阵列幅相误差对综合孔径辐射计成像会产生严重影响,文中提出一种不增加系统硬件复杂度、易于实现的单外部辅助源校正方法,给出在辐射计低信噪比条件下的校正算法,并进行了成像试验验证。试验结果表明,该校正方法能够有效校正毫米波综合孔径辐射计的幅相误差,经过校正后的成像系统对自然场景实现了非常清晰的毫米波综合孔径亮温图像,空间分辨率达到0.64°,证明该系统具有良好的成像性能。     

高分辨率机载SAR地速误差补偿

通过分析地速误差与回波相位的关系，以及地速误差的各类补偿方法，提出了基于数据插值的机载SAR地速误差补偿算法。该算法采用子孔径技术分段提取目标多普勒调频斜率，并通过低通滤波分离出载机前向速度，然后采用方位数据的插值补偿地速误差，有效地消除地速误差对成像的影响，获得满意的成像质量。文中还结合地速误差和摆动误差的补偿提出了机载SAR成像算法，高分辨实录数据的成像实验验证了本文算法的鲁棒性。     

星载sAR辐射定标误差分析及成像处理器增益计算

本文对星载SAR辐射定标的各项误差因素进行了分析,提出了计算辐射定标误差的公式,提供了分配星载SAR系统辐射定标误差的工具;对基于CS(Chirp Scaling)算法的成像处理器的增益计算公式进行了推导,并通过计算机仿真得到了验证;定量地分析了成像处理器增益计算误差对SAR系统辐射定标精度的影响。     

基于子孔径相位误差拼接的相位梯度自聚焦算法

随着雷达技术的发展,合成孔径雷达的成像精度也得到了大幅提升,与之相匹配的,也需要能更精确地进行运动补偿的算法。由于惯导精度无法满足需求,如果仅使用惯导数据对运动误差进行补偿,补偿的结果中含有残余的距离单元徙动,这会损失图像的精度。本文首先分析了残余的距离单元徙动对快速分解后向投影成像算法和相位梯度自聚焦算法的影响,再将用于聚束SAR相位误差补偿的相位梯度自聚焦算法进行优化,提出了基于子孔径相位误差拼接的相位梯度自聚焦算法,使其可以对残余的距离单元徙动进行补偿,并可以将其应用到条带SAR的运动补偿中,最后利用Ku波段雷达的实测数据验证算法的有效性。     

星载SAR辐射定标误差分析及成像处理器增益计算

本文对星载ＳＡＲ辐射定标的各项误差因素进行了分析,提出了计算辐射定标误差的公式,提供了分配星载ＳＡＲ系统辐射定标误差的工具;对基于ＣＳ算法的成像处理器的增益计算公式进行了推导,并通过计算机仿真得到了验证;定量地分析了成像处理器增益计算误差对ＳＡＲ系统辐射定标精度的影响。     

机载高分辨滑动聚束SAR成像处理方法

针对机载滑动聚束合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像问题,在提出采用参考信号进行系统通道误差校正和高分辨滑动聚束成像运动补偿方法的基础上,结合基带方位向变标(BAS)算法,给出一种机载高分辨率滑动聚束SAR成像方法。首先,在频域推导了基于参考信号对回波信号进行幅度校正和相位补偿的方法;然后基于斜视成像几何模型,推导了机载滑动聚束SAR平台运动参数与多普勒参数之间的关系,给出从多普勒估计参数中估计运动参数和补偿运动误差的方法。采用该成像处理方法,某型星载SAR机载试飞试验成功实现了滑动聚束模式高分辨率成像,验证了方法的有效性。      

弹载俯冲前斜SAR目标测角及精度分析

根据弹载俯冲合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像原理，提出了目标的SAR测角算法，并仿真分析了弹载SAR成像目标定位和测角误差。前斜角、高度误差和多普勒测量误差对测角影响很大，姿态角误差会影响最终的测角误差。SAR测角精度是影响导弹末制导的关键，需要对系统各项误差项进行约束控制。提出的SAR目标测角算法及测角精度仿真分析结果可为导引头系统设计提供参考。     

太赫兹ISAR成像系统误差校正算法

针对非线性系统误差对太赫兹雷达成像质量的影响,提出一种最小熵系统误差校正算法。在实测的太赫兹逆合成孔径雷达成像实验中,非线性误差会对回波相位产生影响,从而使得脉压后的距离像能量分散,进而降低成像质量。经过对误差形式的理论分析,建立一维距离像的相位误差补偿模型,并基于最小熵的优化准则迭代校正此系统误差。实验结果表明,与基于参考点目标的方法相比,所提方法自适应性更强,且具有更好的校正效果。     

多旋翼无人机载SAR视线向运动误差补偿方法

多旋翼无人机载合成孔径雷达(SAR)相较于传统的固定翼机载SAR具有轻便易携带、使用方便等优点,然而它也更易受气流扰动影响,误差空变性更强,这对运动补偿提出了很高的要求.本文建立了调频连续波体制下加入视线向误差后的SAR信号模型,推导了调频连续波体制下正侧视SAR的两步运动补偿法,指出了该方法以及其改进方法运用在多旋翼...     

宽带多子阵合成孔径声呐成像误差补偿研究

多接收阵合成孔径声纳成像中,在距离多普勒域作由非停走停近似引起的方位走动的补偿对于窄带多接收阵成像是满足要求的,但对于宽带成像,则会引起很大的系统相位误差,从而造成成像的散焦。指出了窄带系统误差的近似补偿不适用于宽带成像的原因,并随后给出了适用于宽带的多接收阵系统误差的时域补偿方法。     

二维圆周阵列综合孔径微波辐射计信道误差分析

给出了一种综合孔径微波辐射计二维圆周非均匀分布阵列的排布方案,并在此基础上分析了信道串扰、信道不平衡、系统噪声等产生的误差,建立了各种误差的特性仿真模型.然后给出了各误差的补偿方法及噪声的消除方法,通过BG反演算法实现了在各种误差下的亮温反演,证明了以上误差补偿的有效性.     

基于图像强度最优的SAR高精度运动补偿方法

由于载体平台的不稳定性和测量传感器的精度限制,运动误差成为了提高合成孔径雷达(SAR)成像质量的一个瓶颈。基于图像锐度最优的自聚焦后向投影算法通过估计相位误差进行运动补偿,具有较高精度,但这种方法假设场景中所有像素点相位误差相同,即没有考虑运动误差的空变性,导致大部分像素点仍存在残留误差,造成成像质量下降。针对运动误差空变性的问题,该文提出一种高精度运动补偿方法,该方法在图像强度最大准则下,采用最优化技术估计天线相位中心测量误差,随后利用该测量误差估计量校正天线相位中心并进行后向投影成像。由于估计天线相位中心等效于估计每个像素点的距离历史,因此该方法可以对每个像素点进行高精度相位补偿。点目标仿真和实测数据处理结果均验证了所提方法的有效性。      

星载高分辨频率步进SAR成像技术

星载合成孔径雷达(SAR)是一种2维高分辨率微波成像雷达。它通过发射大带宽信号实现距离向高分辨,通过合成孔径技术实现方位向高分辨。随着人们对分辨率需求的不断提升,星载SAR正朝着分米级分辨率发展。一方面,受限于现有器件水平,可以通过频率步进技术实现大带宽信号发射,需要研究高精度子带拼接技术、子带间幅相误差对成像的影响与补偿技术;另一方面,受限于有限的波束宽度,可以使系统工作在聚束模式或滑聚模式实现长合成孔径,此时需研究轨道弯曲、“Stop-go”假设误差、电离层与对流层传输误差等非理想因素对成像的影响与补偿技术。因此,该文详细介绍了频率步进信号时序设计与子带拼接,研究星载高分辨率频率步进SAR成像算法与非理想因素补偿方法,最后给出成像算法的仿真验证和性能分析。      

FMCW SAR运动补偿处理技术研究

调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)技术与合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)技术的结合,促进了小型化、低成本、低功耗、高分辨率成像传感器的发展.本文建立了非理想情况下FMCW SAR的回波信号模型,分析了FMCW SAR运动补偿处理同脉冲体制SAR的区别;提出了完整的三维误差补偿流程,并分别论证了前向运动误差及沿视线方向(Line of Sight,LOS)方向运动补偿处理方法;文中最后采用FMCW SAR实测数据对所提处理流程进行了验证.