方位多通道SAR的通道间误差影响分析

方位多通道合成孔径雷达(SAR)通过多通道接收采样与方位频谱重构,突破了模糊设计约束,具备同时大幅宽和高分辨率的能力.然而,雷达系统多路接收通道间幅相不一致性和卫星姿态的不稳定等因素均造成通道间误差,造成SAR成像质量的下降.将基于通道误差对方位多通道SAR成像质量的影响展开,首先分析了存在通道误差时的多通道SAR信号模型,并给出存在通道误差时的通道误差补偿流程和频谱重构方法;根据给出的信号误差模型和频谱重构算法,结合仿真数据详细对比分析了不同通道误差对SAR成像性能的影响,相关分析结果用于指导方位多通道SAR系统通道系统设计.     

一种基于参数估计的运动舰船SAR成像方法

海面舰船不仅存在自身动力带来的平移运动,还受风浪等影响存在摇摆运动和振荡运动等复杂运动形式,传统SAR成像算法难以获得聚焦舰船图像,首先建立了海面振荡舰船和摇摆舰船的SAR成像几何模型,在此基础上了推导并分析了回波信号特点,针对回波特点提出了基于附加多普勒参数估计与补偿的舰船成像方法,使用平滑伪魏格纳分布（SPWV）提取并估计附加多普勒参数,能够明显改善振荡舰船和摇摆舰船SAR成像的聚焦效果,最后通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

SAR运动目标微动信号模型及微多普勒效应研究

作为一种全新的雷达运动目标识别方法,微多普勒效应能够显示出目标自身更为丰富的运动学信息,同时也会造成动目标SAR成像模糊等传统理论无法克服不利影响。通过研究振动和转动SAR目标回波模型,综合出SAR微动目标统一的距离方程及SAR回波表达式,推导出回波方位向将呈现正弦调频（sinusoidal frequency modulation, SFM）信号等周期性特点。最后,通过计算机仿真验证了本文结果的正确性。     

运动误差对机载SAR定位精度的影响

定位精度是合成孔径雷达(SAR)系统的一项重要指标.本文在影响SAR定位精度的诸多因素中,主要研究了运动误差对定位精度的影响问题.首先建立了SAR定位模型,然后从成像的角度分析了距离向运动误差和方位向运动误差对定位精度的影响,推导了运动误差影响定位精度的数学表达式,对影响SAR定位精度的雷达参数进行了分析,并进行了仿真实验.仿真结果表明:距离向速度误差是影响SAR定位精度的主要因素,定位精度还与斜视角和飞行速度有关.本文可为SAR系统定位精度指标设计提供理论支撑.     

线性调频连续波SAR成像算法研究

本文研究了线性调频连续波SAR的距离徙动算法成像.线性调频连续波SAR发射的信号周期较长,雷达在发射和接收信号期间不能再视为静止,STOP AND GO近似不能再视为有效.针对线性调频续波SAR的特点,在STOP AND GO近似成立的条件下,讨论距离徙动算法的实现过程.STOP AND GO近似失效时,通过补偿线性调频连续波SAR连续运动引入的多普勒频移,将此运动产生的多普勒频移转化成对距离的影响,对距离徙动算法提出了改进,并给出点目标的仿真验证.     

一种新的SAR窄带干扰抑制方法

合成孔径雷达易受电视网、通信网等无线设备的电磁干扰,严重影响成像质量。本文在分析SAR受到的干扰特点和信号模型的基础上,提出了一种基于压缩感知的SAR窄带干扰抑制方法。该方法根据SAR回波信号和窄带干扰信号在Chirplet字典上的调频斜率参数不同,在SAR回波信号重构过程中对干扰信号进行筛选并抑制,再把去除干扰后的压缩数据利用常规SAR成像算法进行成像。仿真结果表明,该方法不仅能有效抑制窄带干扰,而且大大减少了SAR系统成像处理的数据量,验证了本文所提方法的有效性。     

同步轨道SAR电离层影响分析与仿真研究

针对电离层对L波段同步轨道合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）的影响,提出了一种基于四维电离层电子浓度数据进行同步轨道SAR电离层影响仿真的方法.主要针对同步轨道SAR信号相位超前导致的图像偏移、分辨率下降、脉冲展宽、峰值旁瓣比下降等成像因素进行了分析,利用IRI模型计算得到四维电离层电子浓度数据,进行不同电离层状态下的同步轨道SAR性能影响分析.给出电离层TEC缓变、阶跃变化、冲激变化、连续快速变化几种情况下同步轨道SAR成像数值仿真结果,验证理论分析的正确性,并分析每种电离层情况下是否需要校正.结果表明,电离层对同步轨道SAR距离向信号影响非常严重,对方位向信号的影响大多数情况下可以忽略.     

一种SAR高效数字去斜方法的研究

在分析现有去斜方法的基础上,提出了一种改进的合成孔径雷达（SAR）高效数字去斜方法。当SAR发射信号脉宽能够覆盖距离向观测范围时,使用小于发射信号带宽的采样率进行欠采样,实现回波信号的距离向去斜接收,经快速傅里叶变换（FFT ）完成脉冲压缩,可无混叠的恢复目标信息。该方法能够有效降低系统采样率,从而降低系统对于ADC器件的要求,减小了之后的数据处理量和存储量,为SAR系统的微型化实现提供了解决途径。给出了改进的数字去斜方法的理论分析和数学推导,并通过仿真实验论证了该方法的正确性和有效性。     

合成孔径雷达图像重建的断层投影技术

本文提出了一种新的聚束式合成孔径雷达（SAR)成像算法,这种算法的基础是SAR的断层投影成像模型,在约束优化重建技术中融入了成像目标的先验特征。通过对MIT Linclin实验室ADTS数据库提供的雷达图像数据进行重建,给出了SAR成像结果,与传统SAR成像算法相比,此算法具有更高的抗噪力,能更好地区分不同的目标区域。     

基于动态RCS的风电机叶片多普勒特性

风电机叶片动态旋转对雷达信号产生的多普勒效应,是邻近雷达台站识别风电场杂波的重要依据。现有研究手段由于难以获得精准的风电机叶片雷达回波仿真信号,进而无法获取准确的多普勒频谱。为此,避开风电机叶片雷达回波精准仿真的难题,通过叶片多普勒效应的产生机理研究,提出了一种通过叶片动态雷达散射截面(RCS)求解多普勒频谱的思想,即基于成熟的电大尺寸目标动态RCS精确求解技术,采用准静态法,运用物理光学法(PO)和等效电磁流法(ECM)构成的混合算法,获得叶片运动状态下的RCS时域曲线,最后利用短时傅里叶变换(STFT)得到叶片的多普勒频谱。基于该方法,计算并分析了风电机叶片在旋转、变矩、挥舞及倾斜等工况下的多普勒特性,为风电机雷达目标信号的识别、雷达散射截面的缩减,以及雷达侧风电场杂波的抑制提供参考。     

改进的SAR图像干扰抑制算法

合成孔径雷达(SAR)图像中出现干扰条纹是由电视、广播和各类通信系统辐射源的频率在系统带宽内,造成接受的信号中混有干扰信号。由于这些干扰通常具有高于系统背景噪声的功率电平,会对SAR造成不同的影响。在某些系统中SAR信号在距离频域沿着距离向相邻的点会具有一定的相关性。如果某些频谱值被干扰信号污染,则可以利用它周围的点估计出该频段的信息。基于这一想法,提出一种干扰抑制算法,能有效的估计出被干扰影响的频谱信息。当频谱中干扰信号所污染的频段的个数较多时,相比传统方法,这种方法能更为有效地估计出原始信号。     

中高轨道SAR信号建模和成像方法研究

中高轨道合成孔径雷达具备潜在的高分辨宽测绘带能力,在国防和经济建设中具有重要的应用前景.针对传统星载SAR信号模型在中高轨道SAR建模中的缺陷和不足,作者提出了改进斜视距离模型和多项式逼近距离模型两种中高轨道SAR信号建模方法.本文在阐述了距离模型参数估计方法和估计精度的基础上,建立了简洁精确的二维频谱解析表达式,并发...     

超声换能器时频域特性校准系统研究与实现

针对我国超声探伤仪换能器校准数字化程度较低的现状,深入分析国内外校准规范后,提出基于数字信号处理技术,实现换能器时域及频域性能自动校准的方法。设计并构建了超声换能器自动校准系统;对超声回波信号的分析,时域上利用了经验模态分解算法进行预处理去趋势项,同时提出从一列多次超声回波中获取首次回波的提取方法;频域上,利用数字频谱分析技术及加窗方法,对超声换能器首次回波进行频域特性分析;通过实际校准实验,整理并分析了若干提高检测可靠性的关键因素。实验结果表明,超声回波分析方法的实时性及可靠性较高,硬件结构的设计较为合理。     

复杂电能信号谐波时频域特征分析及其对电能计量影响

为准确分析复杂电能信号谐波时频域特性对电能计量的影响,提出了一种零值搜索-短时傅里叶变换时频域电压、电流信号幅度和相位分析算法,利用信号波形过零特征,自适应调整短窗傅里叶变换的时域窗宽,解决了电网频率波动导致的相位累积效应对相位分析的影响,算法的幅值分析误差为10-3、相位分析误差小于1°;建立了复杂电能信号时频域数据表征模型和4类时频域全局化特征矩阵提取算法,解决了时频域特性表征与提取的问题;以典型非线性动态负荷中频炉为分析案例,分析给出了其4类时频域全局化特征,并建立了畸变波形动态电能测试信号特征模型,通过辅助实验验证了4个时频域全局化特征对电能表动态超差的影响,提出了对国际和国内标准修改的建议。     

Magnetic resonance spectroscopy data analysis: time or frequency domain?

Comparisons of time and frequency domain methods are presented forin vitro ¹H andin vivo ³¹P magnetic resonance spectroscopy (MRS) data. Many distortions in the MR spectrum, introduced by applying the Fourier transform to a nonideal free-induction decay (FID), can be handled more elegantly in the time domain, where operations are carried out directly on the measured signal. It was found that if the measured signal is well conditioned—high signal-to-noise ratio (S/N), no truncation, no baseline problems—then both time and frequency domain methods give the same results within the error limits. However, distortions in the measured signal make analysis by time domain methods preferable over frequency domain methods. In all applications, the use of prior knowledge appeared to play an important role.     

PRF-ambiguity resolution for SAR by contrast minimization in range-Doppler domain

An algorithm was developed to accurately estimate the Doppler centroid, which is needed for high-quality synthetic aperture radar (SAR) image formation by resolving the SAR pulse repetition frequency (PRF) ambiguity. The algorithm uses the SAR range migration to resolve the PRF-ambiguity by searching for a PRF-ambiguity number that minimizes the intensity contrast in the range-Doppler domain. Experimental results show that the approach, compared with traditional methods for resolving the SAR PRF ambiguity, is more suitable for both high contrast scenes such as urban areas and low contrast scenes such as mountains. Moreover, the approach is more computationally efficient for there are no time-consuming correlations or fast Fourier transform (FFT) operations needed in the range-Doppler domain and only part of the range cells are used in the calculation. Translated from Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2006, 46(7): 1 259–1 261 [译自: 清华大学学报(自然科学版)]     

基于压缩感知的SAR宽带干扰抑制方法

压缩感知合成孔径雷达成像能够利用较少的观测数据清晰的恢复目标图像,但当回波中存在宽带压制干扰时,会严重破坏场景稀疏性,造成成像质量恶化。研究了一种基于选择性测量的自适应压缩感知宽带压制干扰抑制方法,通过构造一种压缩域投影滤波器并结合噪声联合检测算法,自适应感知干扰的位置信息,对合成孔径雷达（SAR）回波信号进行选择性测量,从“源头”上避免了干扰对SAR目标回波信号稀疏性的影响。仿真结果表明,该方法在减少SAR系统处理数据量的同时,使SAR成像质量明显提高,证明了该方法的有效性。     

基于改进的扩展波数域算法的SAR实时成像方法

波数域算法是一种精确的成像算法,但因其运算量较大而不能直接用于实时成像。文章在研究波数域算法和高精度运动补偿技术的基础上,提出了一种内嵌实时运动补偿方法的改进扩展波数域实时成像算法。与传统的扩展波数域算法相比,该算法具有更低的计算复杂度。最后通过点目标仿真进行了验证,结果表明,本方法能够用于斜视下的高分辨率SAR实时成像。