二阶运动补偿对低频超宽带SAR视线误差补偿的影响

视线误差补偿是低频超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)成像处理的关键,该文主要研究基于测量数据的距离空变视线误差补偿,即二阶补偿。标准的二阶补偿在推导的过程中,对回波进行了一定的近似,认为距离空变视线误差对回波距离迁徙校正(RCMC)没有影响,而这个近似条件,在低频超宽带SAR中是不满足的。针对这个问题,该文对二阶补偿在低频超宽带SAR中的应用进行了分析,研究了3种二阶补偿方法,即:二阶补偿位于RCMC之后完成;二阶补偿位于RCMC之前完成;沿距离向划分子带进行二阶补偿。文中对3种二阶补偿方法进行了对比分析,并对每种补偿方法中存在的误差进行了分析。最后采用仿真以及实测低频超宽带SAR数据验证了文中分析的正确性。     

基于GPS和改进MapDrift的机载UWB SAR运动补偿

传统的基于载机运动传感器的SAR运动补偿对传感器测量精度提出了很高的要求,而基于回波数据的Map- Drift(MD)自聚焦效果对成像场景存在一定的依赖性。本文针对UWB SAR系统的特点,提出了一种结合GPS(Global Position System)粗补偿和改进重叠MD精补偿的机载SAR运动补偿方法。利用GPS的三维位置信息补偿回波时移误差,利用三维速度信息补偿回波相位误差,然后再利用改进重叠MD补偿剩余误差。本文提出的UWB SAR运动补偿方法没有使用高精度的惯导系统,节约了系统成本,降低了补偿系统的实现难度,并减小了MD算法对成像场景的依赖性,有效提升了SAR图像质量。实际UWB SAR数据的处理验证了本文方法的有效性。     

机载高分辨力SAR实时运动补偿的实现

本文详细地分析了载机运动误差与回波相位的关系,提出了基于G4DSP信号处理板的机载SAR实时运动补偿方法,该方法利用G4DSP的四个CPU构成流水线处理器,采用子孔径方法分段提取回波的多普勒调频斜率,然后利用调频斜率的变化计算载机的运动误差,通过相位误差函数与方位数据的时域相乘补偿运动误差。实时信号处理机的实验表明,本文方法能实时和有效的实现机载SAR运动补偿,获得满意的成像质量。     

一种小型机载低频UWBSAR的三级运动补偿方法

 本文建立了小型机载UWB SAR运动误差模型,分析了低频UWB SAR与高频窄带SAR间的运动误差不同点,找出了传统运动补偿方法失效的原因.为此,本文提出一种三级运动补偿方法.该方法的具体措施为:第一级,采用基于低精度传感器的运动补偿,消除回波包络误差和部分相位误差,提高回波数据距离弯曲校正精度;第二级,采用基于多普勒调频率估计的补偿方法,消除回波中的二次相位误差;第三级,基于图像域数据,采用自聚焦算法消除高阶相位误差,最终获得聚焦UWB SAR图像.实测数据成像结果证明了该运动补偿方法的有效性.     

一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法

精确的运动补偿是高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)成像的关键.运动补偿就是对原始数据进行相位校正和斜距位置校正,使雷达回波数据如同是载机在匀速直线运动状态下获得的,这是各种成像算法的基础.随着宽波束机载SAR应用的发展,运动误差在方位向的空变性对SAR成像的影响日趋显著.文中讨论了运动误差方位向的空变性及频率特性,提出了一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法,并给出了仿真结果和真实SAR数据处理结果.     

基于波数域子孔径的机载三维SAR偏航角运动误差补偿

机载3维SAR可实现3维成像, 但运动误差会影响成像质量, 其中姿态角误差改变阵元间相对位置, 影响复杂, 目前还没有基于测量数据的补偿方法。该文建立了机载3维SAR成像模型, 分析了姿态角误差对成像的影响, 其中偏航角误差的补偿最为复杂。由回波相位可得航迹向和跨航向波数, 根据这两个波数计算的距离误差与目标位置无关, 消除了误差的空变性。提出在航迹向和跨航向2维波数域分块计算距离误差, 在空域补偿的波数域子孔径补偿方法。仿真结果证明该方法可有效补偿偏航角运动误差的影响。      

结合MD自聚焦算法与回波模拟算子的快速稀疏微波成像误差补偿算法

稀疏微波成像是将稀疏信号处理理论引入微波成像中,利用系统的稀疏约束突破传统合成孔径雷达(SAR)成像中系统复杂度的瓶颈,是微波成像的新理论、新体制和新方法。在传统的机载SAR成像中都会面临非理想运动带来的回波相位误差问题,可通过基于回波数据的自聚焦算法加以解决;但在机载稀疏微波成像中,因稀疏微波成像采用稀疏重建算法取代了传统SAR中基于匹配滤波的信号处理方法,传统的基于回波数据的自聚焦算法难以直接应用。现有基于稀疏重建的自聚焦算法主要基于两步迭代方法,收敛速度慢、运算量大。该文以基于回波模拟算子的快速稀疏微波成像算法为基础,将子孔径相关(MD)自聚焦算法引入,与之结合构建了新的MD-回波模拟算子自聚焦算法。该方法继承了基于回波模拟算子算法快速重建的优势,并利用MD自聚焦算法实现了回波2次相位误差的正确补偿,与现有基于两步迭代的稀疏微波成像自聚焦算法相比,收敛速度快,并可以实现较好的自聚焦效果。      

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。     

机载双站SAR运动补偿研究

与单站SAR相比,双站SAR的几何关系更复杂,运动误差来源更多,因而运动补偿难度更大.本文提出了一种有效的双站SAR运动误差的估计和补偿方法.文中首先根据双站SAR运动误差的几何模型,推导出径向运动误差随距离变化的解析式,接着利用从回波数据估计的多普勒调频率和图像对比度来估计运动参数,最后利用估计的运动参数对数据分别进行径向和沿航向运动补偿.该方法可有效校正收发平台的三维运动误差,并可降低双站SAR系统对惯导的要求.仿真和实测数据的实验结果验证了该方法的有效性.     

机载SAR斜视区域成像研究

本文研究机载合成孔径雷达（SAR）斜视区域成像,提出在一维距离像上对地面像素逐个进行距离对准和相位补偿的运动补偿方法.该方法在完成斜地校正的同时,还能有效地改善方位聚焦并减小几何失真.用上述运动补偿方法和线性R-D成像算法,某型机载SAR在试飞实验中成功实现了斜视区域成像.     

一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法

准确的运动补偿是高分辨率机载SAR成像的关键。为了获得高质量的斜视SAR图像,该文详细研究了用改进的波数域算法处理带有运动误差的斜视SAR数据,提出了一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法,并用该算法进行了点目标仿真和对原始数据成像,结果表明,该算法对处理带有运动误差的斜视SAR数据有很好的效果。     

频带合成机载SAR的运动补偿

频带合成技术能够有效改善SAR距离向分辨率,在条带模式下,为了获得与距离向相比拟的方位向分辨率,高精度的运动补偿必不可少,该文研究了频带合成系统两步补偿方案中的关键问题。首先,在利用IMU/GPS组合导航数据进行运动补偿时,目标的作用距离以及载机的理想航线往往是未知的,该文结合地面角反射器的导航信息,计算出目标的实际作用距离,并且给出一种确定载机理想航线的新方法,提高了运动补偿的精度。然后,利用一种改进的相位梯度自聚焦(PGA)算法补偿剩余的时变相位误差。实际数据证明,经过上述补偿后获得了优于0.25 m的方位向分辨率。     

一种新的高分辨率宽波束机载SAR成像算法

目前的频域成像算法在应用于高分辨率宽波束机载合成孔径雷达(SAR)时不能精确补偿运动误差,而可以精确成像的时域算法存在计算效率低下的问题。针对上述问题,该文提出一种新的成像算法。该算法通过对信号2维频谱进行扰动操作,将频域与时域算法结合互补,在提高运补精度的同时,也提高了后向投影的计算效率,从而在应用于高分辨率宽波束机载SAR时得到成像精度与效率的平衡。通过仿真和实际数据分析,验证了该算法应用于高分辨率宽波束系统的有效性。     

基于SCFT处理算法的机载SAR运动补偿

该文较为详细地分析了高分辨率机载SAR数据处理中,有关目标距离单元徙动(RCM)校正和平台运动偏差的精确补偿问题。将平台运动偏差分解为空不变和空变分量,利用机载SAR系统传递函数以及SCFT算法,提出了目标RCM校正与平台MOCO合并处理的方法。仿真结果验证了方法的正确性。     

MTPT 方法估计机载SAR 残余运动的两个影响因素

由于导航系统测量精度的限制,载机的位置经常存在厘米级的误差,该误差称为残余运动误差。对于机载超高分辨SAR 系统或机载重轨干涉SAR,必须估计并补偿该残余运动误差。MTPT 方法可以估计单幅SAR 图像中的残余运动误差,但是速度和斜距的误差会影响该方法的精度。该文在详细分析速度和斜距误差对MTPT 方法进行残余运动估计的影响的基础上,利用仿真和实测SAR 数据验证了这一点。同时还指出,MTPT 方法虽然可以估计速度和斜距误差,但是它们的精度敏感于相位测量误差;在利用MTPT 方法进行估计之前必须先利用其它更为准确的方法消除平台的速度误差和目标的斜距误差。      

一种宽波束机载SAR运动误差的频域补偿方法

对于方位向宽波束机载SAR系统的运动补偿在实际应用中具有重要意义。该文提出了一种对宽波束机载SAR系统运动误差进行频域补偿的方法。利用线性调频信号的时频对应关系,将时域误差转换到频域,基于短时傅里叶变换进行逐块的频域误差校正,得到精确聚焦的图像。文中对算法原理、适用条件、算法流程和运算量进行了详细分析。对P波段机载SAR系统低频运动误差情况进行了点目标和图像的仿真,验证了该方法的有效性。     

FMICW用于单基机载SAR的成像研究

针对调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)用于单基机载平台时无法实现发射和接收隔离的难题,提出了基于中断连续波(FMICW)的单基机载SAR成像研究。基于FMICW的信号特点,详细讨论了FMICW用于SAR成像时门控脉冲宽度、门控脉冲重复频率、门控脉冲周期数、扫频频率等参数的制约关系,给出了FMICW SAR的系统结构,并有针对性地分析了信号处理模块。最后结合距离多普勒(RD)算法对FMICW SAR进行成像仿真试验,对模型进行了验证。结果表明机载FMICW SAR不但可以有效解决收发隔离,并且可以实现对目标的精确成像。     

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。      

IMAGING ANALYSIS OF FREQUENCY MODULATION CONTINUOUS WAVE SYNTHETIC APERTURE RADAR IN NEAR RANGE MODE简

Frequency-Modulation Continuous-Wave Synthetic Aperture Radar （FMCW SAR） has shown great potential in the applications of civil and military fields because of its easy deployment and low cost. However, most of these work and analysis are concentrated on airborne FMCW SAR, where the characteristics of the ilnaging geometry and signal are much similar to that of traditional pulsed-SAR. As a result, a series of test campaigns of automobile-based FMCW SAR were sponsored by Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences （IECAS） in the autumn of 2012. In this paper, we analyze the imaging issues of FMCW SAR in automobile mode （named as near range mode）, where a vehicle is used as moving platform and a large looking angle is configured. The imaging geometry and signal properties are analyzed in detail. We emphasize the difference of the near range mode from the traditional airborne SAR mode. Based on the analysis, a focusing approach is proposed in the paper to handle the data focusing in the case. Simulation experiment and real data of automobile FMCW SAR are used to validate the analysis.