基于修正斜距模型的GEO SAR远地点的CS成像算法

针对地球同步轨道SAR（GEO SAR）卫星的轨道曲率大,若使用传统直线斜距模型,将不能正确地描述卫星处于远地点时场景目标的“近远近”斜距历程,建立了一种曲率为负的修正斜距模型. 该模型能够准确地描述远地点目标的斜距历程;基于该修正的斜距模型精确地推导了GEO SAR远地点回波信号的二维频谱表达式,并给出了一种适用于GEO SAR远地点成像的修正CS成像算法;在方位向成像处理时补偿随距离线性变化速度引起的空变相位,实现GEO SAR较宽的成像幅宽的聚焦处理. 并通过场景尺寸为100 km×100 km点阵的GEO SAR成像处理,验证了该基于修正斜距模型的CS成像算法的有效性.      

基于改进极坐标格式算法的大斜视SAR成像方法

针对大斜视合成孔径雷达成像（SAR）模式下,回波存在较大的距离走动和严重的距离 方位交叉耦合等问题,对传统极坐标格式算法（PFA）进行改进,提出了一种基于改进的PFA算法的大斜视SAR成像方法。根据实际回波数据存储的形式,建立了大斜视SAR的斜距模型,通过对距离向与方位向的二维泰勒级数展开设计了一种斜距平面的二维插值函数,有效地提高了成像算法的聚焦深度。与传统PFA不同,斜距平面的距离展开能够避免回波数据的投影,所以改进的算法更适用于地形起伏不平的成像场景。仿真数据和实测数据分析验证了该方法的有效性。     

合成孔径雷达回波信号线性调频特性分析

本文从合成孔径雷达(SAR)回波信号的特点出发,对SAR回波信号的线性调频特性、频谱特性进行了详细的分析.由于SAR回波信号的线性调频特性,对方位向和距离向的SAR信号进行脉冲压缩,可实现SAR回波数据的成像.本文首先构建了二维线性调频信号,分别通过两个一维傅立叶变换实现对信号的脉冲压缩,并对压缩后的波形进行质量评估,可以得到积分旁瓣比小于-10dB的信号质量.通过这种仿真过程,实现对SAR成像算法的进一步理解.     

超宽带探地SAR原始回波数据仿真二维频域快速算法

针对超宽带探地合成孔径雷达原始回波模拟仿真速度慢的问题,提出了一种二维频域超宽带探地SAR(synthetic aperture radar)原始回波数据仿真快速算法。分析了超宽带探地SAR的信号模型,在方位时域模拟了不随距离空变的距离徙动,重新推导了超宽带探地SAR的传递函数,最后通过引入一个新的补偿函数对探地SAR的距离空变性进行了模拟。研究结果表明:将仿真结果与时域算法比较可知,该算法能够在保证回波数据高仿真精度的基础上大大提高仿真速度,计算效率提高了约O(NaNr/ln(NaNr))个数量级;该算法是一种高效的、准确的获取超宽带探地合成孔径雷达原始回波数据的方法,是研究超宽带探地SAR的重要组成部分。     

基于方位谱叠加的多子阵中等斜视NLCS算法

针对在中等斜视多子阵合成孔径声纳中"非停走停"时间的方位孔径依赖性和回波信号的阵元依赖不能被忽略,从而导致现有算法成像效果不佳的问题,提出一种基于方位谱叠加的多子阵合成孔径声纳中等斜视非线性调频变标(NLCS)算法.该算法直接对精确距离史进行泰勒级数近似,解决了传统算法须先忽略"非停走停"时间的方位孔径依赖、再近似的问题.在成像处理时,为了解决回波信号阵元依赖的问题,使用基于级数反演谱的NLCS算法单独处理每个子阵的信号,再通过叠加每个子阵成像结果的方位谱的方式得到最终的成像结果.通过仿真实验验证了该方法的有效性和优越性.     

基于二维指数脉冲压缩变换的SAR成像算法

传统的合成孔径雷达(SAR)系统一般采用经典的匹配滤波器实现距离维和方位维的二维脉冲压缩变换,其基于匹配滤波器的系统带宽导致系统分辨率是有限且固定的.当对输出信噪比和目标时延分辨率有不同要求时,具有可变指数的指数滤波器可根据具体需求在充分保证输出信噪比的情况下产生高于匹配滤波器的目标分辨率.本文基于指数滤波器将距离维和方位维上的二维指数脉冲压缩变换应用于SAR成像算法,即先后将信号通过距离维和方位维指数滤波器,以实现SAR高分辨率成像.仿真结果表明,该算法在距离维和方位维两个维度都具有比传统SAR算法处理结果更窄的主瓣宽度和更低的旁瓣高度,有效提高了距离维和方位维的分辨率.     

斜视合成孔径雷达的稀疏降采样数据成像方法

针对合成孔径雷达数据量庞大,不便于存储传输等问题,结合经典的距离多普勒成像算法与压缩感知理论,提出一种稀疏降采样斜视SAR数据的成像方法.在方位向上用随机降采样的方式录取数据,对所得数据进行相应的距离徙动校正和距离脉压,随后将方位向脉压建模为典型的压缩感知模型,用平滑l₀算法重构出二维SAR场景.利用该方法能有效地减少稀疏场景的SAR回波数据量,仅采用传统数据量的25%,即可获得清晰的二维成像结果.     

高分辨率星载SAR非走-停假设下回波仿真

SAR回波仿真对于其信号处理算法的研究和开发有着重要意义.在星载高分辨率SAR系统中,由于电磁波传播路径较长,雷达平台速度较快,传统的走-停假设下的双曲斜距历程已不能满足高精度的SAR回波模拟的要求.综合考虑了椭圆轨道偏心率和地球自转两方面的因素,采用二分查找思想,给出非走-停假设下回波仿真中的斜距历程数值求解方法,并讨论了高分辨率星载SAR中,基于走-停假设的传统回波仿真方法中的斜距历程与文中求解的斜距历程的差异.验证了所提出仿真方法对超高分辨率星载SAR的有效性.     

基于深度展开的SAR大斜视RD成像算法

大斜视角条件下的合成孔径雷达SAR回波信号具有方位向和距离向严重耦合、大距离徙动等特点,采用常规的距离多普勒RD算法成像,会引起方位向的散焦以及空变等问题。为了改善大斜视SAR在成像过程中存在的问题,提出了一种基于深度展开网络的SAR大斜视可学习距离多普勒成像方法。该方法将RD成像方法与深度学习结合,利用RD成像的步骤构建了基于深度展开网络的RD学习成像网络结构,将回波数据作为网络输入来学习回波数据到大斜视SAR图像的成像过程。首先,在分析大斜视SAR回波信号模型的基础上确定了网络成像过程中的可学习参数;其次,根据成像过程设计大斜视SAR成像网络;最后,通过非监督训练的方法对网络进行训练,最终输出学习成像结果。点目标和面目标仿真结果表明,该方法可以有效抑制旁瓣,提高成像精度和计算效率,满足SAR在大斜视角下的成像要求。     

宽波束多子阵SAS线频调变标成像算法

针对现有基于窄波束假设的多子阵合成孔径声纳(SAS)成像算法忽略了非停走停时间和偏置相位中心误差的方位空变性,在宽波束条件下将导致成像质量下降这一问题,在考虑非停走停时间二阶方位空变性和偏置相位中心误差三阶方位空变性的基础上,提出一种适用于宽波束的高分辨多子阵合成孔径声纳线频调变标成像算法.该算法通过数据预处理将多子阵的回波数据转化为收发合置的形式,进而利用经典的单阵线频调变标算法实现高分辨多子阵合成孔径声纳复图像的重建,仿真试验和湖试实测数据成像结果验证了所提算法的有效性.     

机载聚束式SAR的实时成像算法

聚束式SAR适用于小场景成像,目前聚束式SAR的成像算法有很多,基于实际系统中实时性的要求,可采用S-RD算法来完成对目标的成像．由于成像区域较小,距离徙动的影响较小,成像算法可分维处理．在距离维,采用去斜技术对回波进行处理,实现脉冲压缩;在方位维,用方位向匹配函数实现方位向聚焦,最后计算该算法的运算量．试验结果表明：该算法步骤简单,运算量小,可被应用于实际系统中完成对目标的实时成像．     

聚束式SAR斜视模型子孔径CS算法

提出一种适合于大场景的聚束式合成孔径雷达(SAR)成像算法.该算法对经典的chirp scaling(CS)算法进行了改进,将雷达回波数据在方位向分为多个子孔径进行成像处理,对每个子孔径采用斜视等效距离模型,通过对回波信号在距离压缩过程中引入距离尺度变化,合理选择变尺度因子,消除了子孔径间距离拉伸尺度的差异.修正了相位补偿因子,使距离向压缩结果体现出方位时间.方位向压缩后,将各子孔径数据按时间先后排序拼接、运算,合成出全孔径分辨率图像.计算机仿真实验证明了该算法的有效性.     

基于频域插值的大角度俯冲弹载SAR成像方法

弹载合成孔径雷达(SAR)在大角度俯冲运动阶段，由于其复杂的飞行特性，回波信号存在严重的耦合性和空变性，这将导致传统的聚焦算法失效。针对这一问题，提出了一种改进的极坐标格式(PFA)频域成像算法。首先建立大角度俯冲弹载SAR的斜距模型，并对距离历程进行泰勒级数展开，然后利用级数反演法推导高精度的回波二维频谱。在二维频域，将高阶交叉耦合项进行二维分解，并在此基础上推导出新的频域二维插值映射函数，极大提升了聚焦成像的效果。相对于传统PFA,文中算法更适用于大角度俯冲弹载SAR,并通过仿真实验验证了其有效性。     

SAR虚假图像干扰信号快速生成方法研究

欺骗干扰是对合成孔径雷达的一种有效干扰方式。如何准确、快速地生成虚假图像欺骗干扰信号是对合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）实施欺骗干扰的关键问题。从分析合成孔径雷达点目标回波信号的特性出发,发现只要将干扰机接收到的雷达信号进行延时和乘以方位向补偿相位处理,就可以产生任意位置的虚假干扰目标信号。并根据虚假目标与干扰机的坐标位置推算出所要的延时和补偿相位量的大小。充分利用在相同距离上的合成孔径雷达回波具有相同的时间延迟量,在相同方位向的回波具有相同的相位项这一重要结论,对算法进行了改进。提出一种产生虚假图像目标信号的快速算法,满足了产生虚假图像回波信号实时性的要求。最后,仿真结果证明了干扰算法的有效性。     

FIR-RD快视算法方位向二维频谱匹配流程的改进

为了实现星载SAR快视处理的实时性,根据星载SAR数据FIR-RD快视成像算法的特点,分析了距离徙动校正对方位向匹配的影响.针对快视成像最耗时的方位向匹配流程,根据方位向匹配矩阵参考函数的特点,提出了方位向二维匹配处理的改进方法.实验结果表明,运算量降为优化前运算量的1/10,实现了快视系统的实时处理.     

任意构形双基SAR的频域分析与成像

任意构形双基SAR由于其灵活性等特点,成为SAR的重要研究方向之一,一种典型的任意构形双基SAR就是星机混合模式．任意构形双基SAR的斜距历程是发收斜距历程的双根号之和,且具有距离和方位二维空变特性,在建立点目标的频率域模型方面遇到了新的困难．由于发收斜距历程的差异,它们对总的瞬时Doppler频率的贡献是不同的,随距离、方位和Doppler历程而变化．因此,文中在建立任意构形双基SAR点目标频域模型时引入了代表发收雷达对总的瞬时Doppler频率贡献差异的双基参数——瞬时Doppler贡献比,并根据其物理意义求得了它随发收平台运动参数、目标位置和频率变化的近似解,然后利用驻定相位原理和Taylor级数展开法建立了具有任意构形特性的双基SAR点目标的频域模型．并对此频域模型的距离向和方位向的空变性进行了分析,给出了解决任意构形双基SAR成像时二维空变问题的chirp—z频率域成像算法．最后通过机载和星机构形下的仿真验证了此频域模型的准确性和成像方法的有效性．     

典型目标的合成孔径雷达回波生成与图像仿真

分析了典型目标的合成孔径雷达(SAR)回波与图像仿真对验证SAR成像算法的有效性、开展SAR图像解译和SAR图像自动目标识别等方面的研究具有重要作用,在现有的SAR回波信号和图像仿真方法基础上,提出了一种新的目标SAR回渡信号和图像仿真方法,该方法把目标特性分析的曲面像素法和基于二维傅立叶变换(2DFFT)的SAR回波信号仿真数学模型相结合,采用曲面像素法来计算目标的散射率,用基于2DFFT的回波生成方法来计算SAR回波,实现了典型目标的合成孔径雷达回波生成和图像仿真,并给出了相应的仿真结果,证明了该方法的有效性.     

Chirp-Scaling算法中的方位傅立叶变换

基于正侧视合成孔径雷达对点目标的回波冲激响应模型，运用三步法在原始回波信号直接对应的时域和频域中详细地分析和推导了Chirp—Scaling算法中的方位向傅立叶变换，给出了泰勒级数的展开技巧并找出了算法中的重要误差源。最后，对SAR各种常见扫描模式下的方位向傅立叶变换进行了简要的分析。     

平移不变模式双基地SAR级联成像方法

提出了一种适用于平移不变模式双基地SAR(Bi-SAR)的级联成像方法.首先利用平移不变Bi-SAR的几何关系,对其方位多普勒频率进行分解,得出了一种新的平移不变Bi-SAR频域点目标响应表达式.基于该表达式,将平移不变Bi-SAR回波信号方位向的分析和处理分解为两个独立的单程单基地SAR点目标响应处理过程,简化了平移不变Bi-SAR的系统分析和信号处理,而且该方法有利于将单基地算法向双基地的移植和算法的工程实现.仿真试验验证了级联成像方法对平移不变Bi-SAR目标回波成像的有效性.     

星载并轨双基地合成孔径雷达Chirp Scaling成像的方位向Fourier变换

利用距离向和方位向变换相对独立的特点,提出一种处理双基地二维点目标谱的新方法.根据双基地距离模型的近似表达式和精确表达式,在波数域中,分别得到距离向和具有闭合形式的方位向频谱.引入一种Taylor级数展开式,将双基地二维点目标谱展开为距离向频率的幂级数,然后使用驻定相位原理处理距离向逆Fourier变换.在Range-Doppler域中,对信号表达式中的距离向时间作因式分解,构造出双基地Chirp Scaling算法的等效调频斜率和弯曲因子.仿真结果表明,所推导出的二维点目标谱具有较高的近似精度;所构造的并轨双基地Chirp Scaling算法具有较好的成像性能.