地球同步轨道SAR曲线轨迹模型下的改进CS成像算法

地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)轨道高度高,合成孔径时间长,直线轨迹模型不再适用,导致常规的基于直线轨迹模型的成像算法性能下降。该文根据GEO SAR平台的运动特性,使用高阶逼近建立了曲线轨迹模型下的斜距方程,并结合级数反演法,推导了GEO SAR回波信号2维频谱高阶近似表达式。然后在此基础上提出了一种适用于GEO SAR曲线轨迹模型的改进Chirp Scaling(CS)成像算法。仿真结果表明该算法的斜距方程精度较高,能够精确校正距离徙动,实现全孔径高分辨成像。     

基于斜距等效的弹载双基前视SAR相位空变校正方法

作为一种特殊的新型双基合成孔径雷达(SAR)成像模式,弹载双基前视SAR(Missile-borne Bistatic Forward-Looking SAR, MBFL-SAR)可实现末端俯冲段前视2维成像。然而距离历程中双根号及高阶项的同时存在导致其2维频谱难以有效获得,且收发平台高度的不断变化和运动方向的不同造成回波相位的空变特性。该文提出一种基于斜距等效的MBFL-SAR相位空变校正方法。该方法利用修正的双曲线斜距模型将具有双根号和高阶项的距离历程表达式等效并简化为单根号斜距表达形式,进而利用驻定相位原理求得其高精度2维频谱;随后通过多项式高阶拟合的方法精确补偿频谱中空变的相位项,完成场景成像聚焦。该方法可高精度成像且相对于传统方法聚焦性能有显著提高。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

基于HQBA的平移不变双基地SAR成像

该文使用HQBA(Half Quasi-Bistatic Angle)的概念和驻定相位原理,推导平移不变双基地SAR点目标回波信号的二维精确频谱,深入分析频谱中各相位项的物理意义,提出基于HQBA计算的RD成像处理流程,并对平移不变双基地SAR的HQBA,RCM和成像效果进行仿真。结果表明,该方法能有效校正平移不变双基地SAR的距离单元徙动,提高成像质量。     

一种新的弹载SAR高分辨成像方法

导弹在俯冲下降运动中飞行姿态变化较大、造成目标斜距表达式较为复杂,给弹载合成孔径雷达(SAR)成像算法提出了新的要求。针对这个问题,该文提出了一种新的弹载SAR成像方法,首先将目标斜距方程近似为慢时间的4阶近似式,再利用卡尔丹方程解得驻相点的精确解,进而得到信号的2维频谱表达式,然后以此为基础推导了相应的成像算法。最后,点目标仿真结果说明,与传统方法相比该文所提方法具有良好的成像效果,能够在导弹俯冲下降运动中实现全孔径高分辨成像。     

一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像算法

较之传统的直线条带SAR模式,圆迹环扫SAR作为一种新的成像模式,能够在短时间内对较大的区域进行快速观测。但是由于其特殊的圆弧飞行轨迹的影响,目标回波信号的2维频谱难以有效获得,从而给后续成像处理带来困难。针对这个问题,该文提出一种基于级数反演法的圆迹环扫SAR成像算法。该方法利用多普勒频率的展开式反演出驻相点展开式系数,进而获得信号的2维频谱,从而有效地实现距离脉冲压缩和距离徙动校正。该方法可通过对两个级数展开式阶数的选取自由控制频谱的精度,利于成像分析及后续处理。最后,点目标的仿真对比结果表明该算法的有效性。     

星机双基地SAR二维频谱解析表达式求解方法研究

二维频谱解析表达式是SAR系统频域成像算法的关键所在。针对难以直接求解星机双基地SAR系统驻定相位时间点的解析解的问题,该文提出对系统响应二维频谱的相位项在一个易于求得解析解的时间点做二阶泰勒展开并取近似;利用该系统两平台间运动速度、斜距差异显著的特点,来选取泰勒展开时间点,使其位于系统驻定相位时间点满足一定条件的邻域内,从而保证了近似相位的误差可忽略,由此获得较精确的近似二维频谱及其解析表达式。文中分别利用TerraSAR-X和PAMIR作为星载、机载平台,仿真成像场景内不同点目标近似二维频谱的相位误差,并利用近似二维频谱对点目标回波进行成像处理仿真,仿真结果验证了本文方法的有效性。     

双基合成孔径雷达二维频谱微增量算法研究

针对双基合成孔径雷达二维频谱难以精确获取的问题,提出基于斜距历程泰勒级数展开的双基二维频谱微增量算法.该算法在获取斜距历程低阶泰勒展开驻相点的基础上,通过求解此驻相点与斜距历程高阶泰勒展开驻相点之间的微增量来获取高阶展开驻相点的近似解,并以此为基础得到二维频谱.数学推导表明:级数反演(MSR)算法是微增量算法的一种低阶近似.微增量算法避免了求解高阶驻相点方程,运算量小.在仿真实验中,通过对比分析微增量算法与精确传递函数(ETF)算法、MSR算法得到的驻相点和二维参考频谱的聚焦效果,验证了微增量算法的有效性.     

基于隐函数导数法的双基弧形阵列SAR二维频谱及成像算法

双基弧形阵列合成孔径雷达（Arc array Bistatic synthetic aperture radar,AA-BiSAR）是一种新型全方位观测阵列成像雷达系统,其成像范围大、数据收集速率快且不易被侦测。然而,在弧形阵列SAR模式中,双基弧形阵列SAR天线特殊的圆弧型结构,回波信号的二维频谱难以用传统的驻定相位原理进行解析。针对以上问题,本文引入隐函数的思想,将驻定相位点视为多普勒频率的一个隐函数,在对隐函数方程进行求导后运用代数运算求解出该驻相点,从而可以直接利用驻定相位原理来推导出双基弧形阵列SAR的二维频谱,并基于此频谱研究了一种适用于双基弧形阵列SAR的高分辨率成像处理方法,最后点目标的仿真结果验证了结论的正确性与该成像方法的有效性。      

基于瞬时多普勒频率的匀速移变双基SAR的二维频谱及其成像算法的应用

该文提出一种新的方法求解匀速移变双基SAR的2维频谱表达式。通过使用瞬时多普勒频率,引入两个独立的方位频率,并由此推导出精确的严格解析谱。然后,利用匀速移变双基SAR的成像几何模型,求出这两个方位频率的表达式,从而得到最终的2维频谱。作为该频谱对于成像算法的一个应用,该文提出适用于平行等速双基SAR数据的距离多普勒算法。仿真数据的处理结果不仅证明了所得到的2维频谱的精确性,也证明了该文的距离多普勒算法的有效性。     

四阶模型方位NCS高分辨SAR成像

针对长积累时间SAR回波耦合性强,聚焦困难的问题,从提高成像模型近似精度和距离徙动校正精度两方面开展了SAR成像研究,推导了一种考虑方位非线性调频变标(NCS)的四阶近似成像模型。首先,为了提高模型近似度,将斜距展开到四次项;然后,为了将距离向和方位向进行初步解耦,在时域进行走动补偿,但是带来了聚焦深度问题,高分辨成像时,这种现象更明显;为此,二维频域解耦后又在方位向采用二阶非线性变标方法解决这一问题。仿真结果表明,从主观分析和量化指标两方面来讲,该算法优于传统的高分辨斜视SAR成像算法。     

基于尺度变换原理的SAR波数域成像算法

距离徙动算法(RMA)作为一种合成孔径雷达(SAR)频域成像算法,理论上能够达到最优性能。然而,该算法采用逐像素点卷积运算实现Stolt映射,其计算效率无法满足SAR大数据量处理需求。据此,该文提出基于尺度变换原理(PCS)的RMA成像算法。首先,将SAR回波数据沿距离向进行划分,利用子带参考距离处2阶距离方位耦合项与高阶项对子带信号进行补偿;然后,转化非线性Stolt映射为线性形式;最后,利用PCS原理实现Stolt插值,以实现高效率的数据重采样。所提PCS-RMA算法仅利用快速傅里叶变换和复矢量相乘操作即可实现改进型Stolt映射,兼具良好的聚焦性能与较高的计算效率。基于多组仿真数据与X波段1.2 GHz带宽的机载SAR实测数据处理结果,验证了所提算法的有效性,同时该算法可进一步应用于弹载/星载/无人机载SAR数据的快速成像处理。      

基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像方法

弧形阵列合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种新型的针对广域观测的阵列成像雷达,其具有观测范围广,分辨率高等特点。由于其回波信号方位向等角度间隔采样,目标精确的二维频 谱难以有效推导,并且已有的线性阵列成像算法不再适用。针对上述问题,本文提出了一种基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像处理方法,该方法首先对斜距模型进行高阶近似,然后推导了雷达回波信号的二维频谱,之后在二维频域补偿距离徙动及距离方位的耦合,最终得到聚焦图像。点阵目标的仿真结果验证了该成像方法的有效性。      

大距离徙动情况下距离多普勒(RD)算法与后向投影(BP)算法的比较

距离多普勒(Range-Doppler，RD)算法是传统窄带／窄波束SAR的经典成像算法，它借助菲涅耳近似，只保留了斜距R(t)的线性部分和二次项。但是当距离徙动严重时，方位向二次以上的高次相位项不能忽略，这会大大降低聚焦精度。后向投影(Back-Projection，BP)算法是一种基于时域处理的成像算法，通过计算双程延时将对应信号进行相干累加，获得高分辨率SAR图像。BP算法由于用时延代替了相位的概念，故与频率无关，不存在距离徙动校正的问题。本文介绍了RD算法和BP算法的原理及算法实现，并且利用距离向插值改进了BP算法。最后，结合计算机仿真结果详细比较了这两种算法的若干性能指标，证明了BP算法比RD算法更适用于大距离徙动情况下的SAR成像。     

阵列天线的波束扫描与衰减特性

由电磁场理论给出了线元天线阵列波束扫描的解析公式，并由该解析公式得到阵列天线波束扫描的数字结果，然后用光栅方程对所得数字结果作了理论分析，得到以下结论：(1)阵列天线扫描问题可以由光栅方程进行简洁分析；(2)波束能量极大值与阵列天线元数目的四次方成正比；(3)通过适当馈电时间延迟，可以控制波束扫描范围；(4)扫描的角范围依赖所给的半角度宽度要求。     

基于二阶Keystone变换的双站前视SAR成像算法

由于回波信号具有剧烈的二维耦合和距离徙动特性,相比传统的单站合成孔径雷达(SAR)而言,双站SAR数据的成像处理更具有挑战性,双站前视SAR则更是如此。由于没有解决距离徙动的空变性和高阶距离-方位耦合,导致目前现存的成像算法效果较差,成像范围也受到较大限制。针对上述问题,文中提出了一种基于二阶Keystone变换(KT)和改进的非线性调频变标(NLCS)方法的成像算法。首先,利用线性距离徙动矫正去除线性距离徙动和多普勒中心频率;然后,采用二阶KT来补偿距离弯曲;最后,采用改进的非线性调频变标方法用于均衡不同点目标方位空变的多普勒调频率。仿真结果证明了该算法的有效性。     

Improved estimation of hyperbolic frequency modulated chirp signals

This article deals with parameter estimation of product signals consisting of hyperbolic FM and chirp factors. A computationally simple algorithm that decouples estimation of the chirp parameters from those of the hyperbolic FM part is presented. It relies on a simple data transformation that removes the hyperbolic FM component, leaving one with the simpler problem of estimating chirp parameters. For the latter, the high-order ambiguity function (HAF) is adopted. Schemes for estimating the hyperbolic FM parameter are also proposed. The method improves on existing approaches and is shown to provide performance close to the Cramer-Rao bound     

地球同步轨道星载SAR多普勒特性分析

该文推导了适用于任意轨道高度的星载SAR多普勒中心频率和调频率的精确公式,为中高轨SAR多普勒特性的研究提供了有效的方法。基于上述公式,分析了地球同步轨道SAR多普勒中心频率与低轨SAR的联系;研究了星载SAR多普勒调频率随轨道高度的变化和地球自转对同步轨道SAR和低轨SAR调频率的影响;探讨了同步轨道SAR多普勒中心频率和调频率的特征。通过数值仿真验证了推导公式和多普勒特性分析的正确性。     

弹载合成孔径雷达大斜视子孔径频域相位滤波成像算法

弹载合成孔径雷达(SAR)为满足机动性和实时性,常采用大斜视子孔径成像处理;而大斜视SAR成像存在严重的距离方位耦合,时域校正距离走动解决这一问题会带来方位聚焦深度问题。针对方位聚焦深度问题以及子孔径特性,该文提出一种新的子孔径成像算法频域相位滤波算法(FPFA),该算法在无近似瞬时斜距模型下,采用时域校正距离走动,频域校正弯曲,在方位频域引入相位滤波因子校正多普勒调频率和方位向高次项的空变性,并结合谱分析(SPECAN)技术实现方位聚焦。仿真和实测数据处理验证了该算法的有效性。