机载SAR反投影图像自聚焦处理方法

反投影算法(BPA)是一种经典的时间域合成孔径雷达(SAR)成像处理方法。BPA对回波数据插值累加得到图像,运动误差导致的目标散焦沿不同的倾斜角度存在,无法直接应用现有的自聚焦算法。为此,提出了一种新颖的BPA图像运动补偿方案。基于反投影数据运动相位误差和距离徙动分析,研究了修正投影栅格成像,从而去除重建图像中目标散焦方向的空变特性。在中低分辨率配置下,重建SAR图像能够直接应用相位梯度自聚焦(PGA)等进行运动补偿。点目标仿真实验和实测数据结果验证了该算法的有效性。     

小张角扇形射线束CT检测固体发动机局部缺陷

针对小张角扇形射线束CT的特点及提高固体火箭发动机缺陷检测效率，本文在滤波反投影(FBP)算法的基础上，提出了局部区域的图像重建方法，采用感兴趣的局部区域(ROI)的采样数据，实现了固体火箭发动机局部图像重建。与整体图像重建算法一样，FBP局部重建的图像清晰，缺陷分辨率高，重建速度快，具有很好的应用价值。     

一种孔径和频率二维稀疏的步进频SAR成像方法

 步进频率信号(SFWs)在不增加雷达系统瞬时带宽的情况下能够获得高的距离向分辨率的同时,也存在着抗干扰能力较差及其等效重复频率较低的问题,并且在方位向积累时间内由于雷达载机工作状态的变化,会导致方位向的数据录取不完整。针对上述问题,提出一种孔径和频率二维稀疏的步进频合成孔径雷达(SAR)成像方法。首先,分析了稀疏步进频率信号(SSFWs)的SAR成像模型,然后基于压缩感知理论完成距离向成像处理。其次,针对稀疏孔径的回波数据,通过构造成像算子和压缩感知重建模型的方法实现其距离徙动校正和方位压缩处理,进而获得二维成像结果。相比于传统的步进频率信号SAR成像,利用所提方法能够在少量的频率资源和雷达回波数据情况下实现准确的SAR成像。最后,通过对仿真和实测的步进频率雷达数据进行成像处理,验证了所提方法的有效性和可行性。     

条带模式合成孔径雷达回波数据的聚束成像算法处理

对条带模式SAR和聚束模式SAR的关系进行了研究,给出了一种如何利用聚束成像算法来处理条带模式SAR的原始回波数据的方法,这种方法基于两种模式成像处理器输入数据的不同特点和Dechirp解调原理,同时使用了频谱扩展的方法。在没有聚束模式SAR原始回波数据的情况下,可使用本文的方法利用条带SAR数据来模拟聚束SAR数据,以便研究聚束成像算法。此外在条带 SAR成像过程中,利用文中给出的算法,可以对某一小的目标区域进行精细成像。也可将此方法用于条带SAR的快视成像中。     

一种横向机动弹道下SAR成像算法

针对横向机动弹道下SAR成像回波方位向和距离向严重耦合、弹载SAR平台实时性要求高的特点,提出了一种基于频谱分析的扩展SAR成像算法。首先,以初始距离相同的目标作为成像处理对象,建立了横向机动下弹载SAR成像模型,分析了回波相位和瞬时距离的泰勒展开;然后,采用包含水平面速度和偏航加速度参数的相位因子依次进行距离徙动校正、二次相位补偿和多普勒中心频率补偿,实现了SAR图像的精确聚焦。该算法处理流程简单、实时性高,适合横向机动弹道下的中等分辨率的大斜视成像,给出了算法流程,仿真验证了算法有效性。     

适用于非合作发射源的合成孔径雷达无源成像方法

 合成孔径雷达(SAR)具有突出的高分辨率成像能力,在民用和军用领域体现出重要的应用价值。在复杂的作战环境中,提高SAR的电子对抗性能成为SAR技术发展考虑的重要方面。提出一种新的SAR无源成像方法,该成像方法将单部机载SAR接收机或多部机载SAR接收机在不同位置处接收到的回波信号相关,对相关后的信号采用滤波反投影方法进行成像,可重建场景的辐射率。该成像方法不需要已知发射源的波形和位置信息,适用于非合作发射源,具有良好的电子对抗性,并且适用于任意载机飞行轨迹、多基SAR等情形。仿真验证以双基情形为例,验证了该SAR无源成像方法的有效性,并分析了影响成像质量的各关键因素。     

小波分析在外测数据降噪处理中的应用

小波变换分析是一种同时在时间（或空间）域和频率域内进行局部化的新方法;利用小波变换及其自适应性,可在不同尺度上分析和处理数据,通过特定的方法在室消除随机噪声的目的,本文简单介绍了小波分析理论的基本原理和方法。详细介绍了该方法在信号处理中的分解与重建算法,以及基于不波分析方法的降噪原理,在此基础上,将小波变换应用到外测弹道数据的滤波降噪处理中,通过仿真和实测数据的运算结果表明,应用小波分析的降噪方法     

聚束SAR扩展Chirp Scaling成像算法.

在合成孔径雷达（SAR Synthetic Aperture Radar)的成像算法中，Chrip Scaling成像算法具有计算效率高的优点，因此得到了较为广泛的应用。详细研究了子孔径扩展Chirp Scaling算法在高分辩率聚束模式SAR中的应用，包括子孔径划分和方位向处理问题，针对A.Moreira等1996年所提算法在处理聚束SAR数据时所产生的问题，给出了经过改进的适合于大斜视角处理的整个计算过程的完整表达式。在给出点目标仿真的同时，利用E-SAR实际数据对述方法进行了验证，结果对具体的兼容条带和聚束两种工作模式的SAR处理机设计具有一定的参考价值。     

模型预测滤波在机载SAR运动补偿POS系统中的应用

 机载合成孔径雷达（SAR）运动补偿用位置姿态系统（POS）的定位精度直接影响SAR成像的效果。为进一步提高POS的导航精度,提出将模型预测滤波（MPF）与扩展卡尔曼滤波（EKF）相结合的方法应用于POS中。该方法不需要假设模型误差为高斯过程,并能够在线实时估计并修正系统模型,有效解决了MPF算法与系统模型不完全兼容的问题。飞行试验结果表明,该方法的收敛速度和滤波精度均明显优于目前工程应用中的KF和EKF,特别是大大提高了POS的定位精度;同时该算法与线性滤波KF的计算量相当,更好地满足了工程应用对导航精度和实时性的要求。     

基于先验误差模型的机载高分宽幅DBF-SAR自聚焦算法

高分宽幅（HRWS）数字波束形成（DBF）合成孔径雷达（SAR）利用多通道空间采样代替部分时域采样,可以有效缓解SAR成像时高分辨率与宽测绘带间的矛盾,具有重要的军用和民用价值。现有常规DBF-SAR成像算法都假设雷达传感器相对位置精确已知,实际应用中受传感器位置测量误差影响,由位置不精确导致的相位误差会严重影响DBF-SAR高精度成像能力。在极坐标格式算法（PFA）框架下,推导了DBF-SAR成像处理后,残留相位误差的解析模型,分析了该误差对成像质量的影响。依据推导的先验相位误差解析结构模型,提出了一种基于图像对比度最优化准则的自聚焦算法。新算法通过引入先验相位结构信息,极大降低了待估参数的空间维数,可以同时改善自聚焦算法的参数估计精度和计算效率。数据处理结果验证了理论分析的正确性和所提算法的有效性。     

一种提高距离分辨率的FMCW SAR RD成像算法

调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）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、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。从频谱的角度进行分析,FMCW SAR的距离分辨率取决于频率测量分辨率。文章研究了一种FMCW SAR高距离分辨率成像算法——利用FFT得到差频信号谱峰的粗略范围,再对这一范围进行ChirpZ变换,从而实现距离高精度估计,并且避免了大的计算量。仿真结果表明该方法的有效性。     

基于CZT的机载并行双站斜视SAR成像算法

建立了机载并行双站斜视合成孔径雷达(SAR)的几何模型,给出了雷达回波的数学表达式,推导了它的二维频谱并对其特点做了分析。在二维频域内,先用聚焦函数对观测场景中心的点目标做精确成像,然后用Chirp-Z变换(CZT)校正中心点两侧目标回波的距离徙动,再通过方位向逆傅里叶变换得到了雷达图像。该算法利用了CZT能够处理非线性调频信号的特点,简化了处理过程,提高了计算效率和成像精度。仿真实验验证了这种基于CZT的新算法在处理并行双站斜视SAR数据时的有效性。     

基于数值计算的机载SAR空变运动补偿算法

针对机载合成孔径雷达(SAR)高分辨率宽测绘带(HRWS)成像问题,在分析结合两步运动误差补偿的距离徙动算法基础上,提出一种基于数值计算的空变运动误差补偿算法。通过对粗聚焦图像进行分块,在子块的两维波数域进行空变运动补偿,补偿的相位包括方位相位误差、距离相位误差以及方位和距离的耦合相位,因此该算法在复杂航迹、高分辨和宽测绘带情况下仍具有较好的鲁棒性。最后对SAR仿真数据和实测数据进行处理,并与结合两步运动误差补偿的距离徙动算法进行比较,处理结果表明该算法能够更好地补偿空变运动误差。     

基于二维逆滤波的机载SAR 自聚焦算法

在聚束合成孔径雷达(SAR)自聚焦处理时,残留距离徙动(RRCM)必须在自聚焦处理之前完全去除,否则 将会严重降低自聚焦的性能。本文提出了一种基于二维逆滤波的自聚焦算法,该算法在补偿相位误差的同时也补 偿掉距离和方位的二维耦合相位,消除了RRCM对自聚焦的影响,提高了逆滤波自聚焦算法的性能。最后通过实 测数据处理验证了本文提出的二维逆滤波自聚焦算法的有效性。     

A Velocity Estimation Algorithm of Moving Targets using Single Antenna SAR

A new algorithm is proposed for velocity estimation of moving targets in single antenna synthetic aperture radar (SAR). Based on the fact that different velocity vectors cause different geometrical figures of the two-dimensional (2-D) signature in the range-Doppler (RD) domain, this algorithm estimates the azimuth and range velocities by a 2-D search such that the range cell migration correction (RCMC) and the second range compression (SRC) are correctly performed. It is shown that, using the proposed algorithm, the Doppler ambiguity problem can be avoided and satisfactory accurate velocity estimation can be obtained in high signal-to-clutter ratio (SCR) scenarios.     

Polar format algorithm for bistatic SAR

Matched filtering (MF) of phase history data is a mathematically ideal but computationally expensive approach to bistatic synthetic aperture radar (SAR) image formation. Fast backprojection algorithms (BPAs) for image formation have recently been shown to give improved O(N/sup 2/ log/sub 2/N) performance. An O(N/sup 2/ log/sub 2/N) bistatic polar format algorithm (PFA) based on a bistatic far-field assumption is derived. This algorithm is a generalization of the popular PFA for monostatic SAR image formation and is highly amenable to implementation with existing monostatic image formation processors. Limits on the size of an imaged scene, analogous to those in monostatic systems, are derived for the bistatic PFA.     

High-resolution SAR imaging with angular diversity

We propose to use the APES (amplitude and phase estimation) approach for the spectral estimation of gapped data and synthetic aperture radar (SAR) imaging with angular diversity. A relaxation-based algorithm, referred to as GAPES (Gapped-data APES), is proposed, which includes estimating the spectrum via APES and filling in the gaps via a least squares (LS) fitting. For SAR imaging with angular diversity data fusion, we perform one-dimensional (1-D) windowed fast Fourier transforms (FFTs) in range, use the GAPES algorithm to interpolate the gaps in the aperture for each range, apply 1-D inverse FFTs (IFFTs) and dewindow in range, and finally apply the two-dimensional (2-D) APES algorithm to the interpolated matrix to obtain the 2-D SAR image. Numerical results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm     

Synthetic-aperture radar processing using fast factorized back-projection

Exact synthetic aperture radar (SAR) inversion for a linear aperture may be obtained using fast transform techniques. Alternatively, back-projection integration in time domain can also be used. This technique has the benefit of handling a general aperture geometry. In the past, however, back-projection has seldom been used due to heavy computational burden. We show that the back-projection integral can be recursively partitioned and an effective algorithm constructed based on aperture factorization. By representing images in local polar coordinates it is shown that the number of operations is drastically reduced and can be made to approach that of fast transform algorithms. The algorithm is applied to data from the airborne ultra-wideband CARABAS SAR and shown to give a reduction in processing time of two to three orders of magnitude.     

An improved imaging algorithm for spaceborne MAPs sliding spotlight SAR with high-resolution wide-swath capability

Conventional synthetic aperture radar(SAR) systems cannot achieve both highresolution and wide-swath imaging simultaneously.This problem can be mitigated by employing multiple-azimuth-phases(MAPs) technology for spaceborne sliding spotlight SAR systems.However, traditional imaging algorithms have met challenges to process the data accurately, due to range model error, MAPs data reconstruction problem, high-order cross-coupling phase error and variation of Doppler parameters along the azimuth direction.Therefore, an improved imaging algorithm is proposed for solving the above problems.Firstly, a modified hyperbolic range equation(MHRE) is proposed by introducing a cubic term into the traditional hyperbolic range equation(THRE).And two curved orbit correction methods are derived based on the proposed range model.Then, a MAPs sliding spotlight data reconstruction method is introduced, which solves the spectral aliasing problem by a de-rotation operation.Finally, high-order cross-coupling phases and variation of Doppler parameters are analyzed and the corresponding compensation methods are proposed.Simulation results for point-target scene are provided to verify the effectiveness of the proposed algorithm.