无人机载多普勒分集前视合成孔径雷达成像方法

前视合成孔径雷达(SAR)成像存在多普勒左右模糊的问题,需要利用空域资源进行解模糊处理。限于无人机(UAV)的载重与尺寸,接收阵列通常较小,解多普勒模糊的空域波束形成能力不足。此外,前视SAR回波方位多普勒梯度小、带宽窄,使得接收带宽未被充分利用。基于以上问题,该文提出多普勒分集前视SAR成像方法。该算法在前视SAR成像技术的基础上,利用多普勒分集MIMO技术,将多普勒窄带前视回波调制于不同多普勒中心以达到充分利用多普勒接收带宽的目的。进而,可获得一个数倍于真实接收阵列孔径的虚拟接收阵列,极大地扩展了接收通道,有效地改善了前视SAR成像解多普勒左右模糊的性能。     

多发多收合成孔径激光雷达高分辨率宽测绘带成像

合成孔径激光雷达（SAL）是作为未来远距离高分辨率对地区域观测的理想方式。针对传统的单发单收合成孔径激光雷达系统中高分辨率和宽测绘带的矛盾导致测绘带宽窄的问题,提出一种多发多收合成孔径激光雷达工作体制,该体制工作在低PRF模式,保证了距离向测绘带的不模糊,在方位向采用了多通道技术,利用虚拟孔径和真实孔径结合实现了方位向的多普勒不模糊。通过自适应波束形成将多通道数据合成大带宽无模糊数据,实现高分辨率宽测绘带成像。首先简述了方位向多通道技术提高方位向分辨率的原理;随后提出了多发多收合成孔径激光雷达的工作体制,并且给出了该工作体制下的信号模型,针对低脉冲重复频率条件下的多普勒模糊问题,提出了基于自适应波束形成解模糊信号处理方法。最后,通过三发三收体制验证多发多收合成孔径激光雷达工作体制的可行性。     

前视多通道SAR自适应鉴别抑制欺骗干扰

前视多通道SAR成像存在回波左右模糊的问题,在成像时需要利用空域资源进行解模糊处理,使得其成像过程较一般侧视SAR更加复杂。在复杂电磁环境下,若要获得无干扰、不模糊的前视SAR图像,难度较大。该文提出一种基于方位向自适应波束形成(AADBF)技术的欺骗干扰自适应鉴别抑制算法。该算法首先采用AADBF技术对多通道接收回波信号进行地物相消,保留欺骗干扰样本。然后利用门限检测法在高分辨SAR图像上,鉴别出欺骗干扰的像素位置。最后,对存在干扰的像素点进行自适应空域滤波,从而达到抗欺骗干扰的目的。仿真结果表明,该方法能够有效地鉴别并抑制欺骗干扰,与此同时能够实现前视SAR无干扰聚焦成像。      

一种单脉冲雷达多通道解卷积前视成像方法

合成孔径(SAR)技术能有效提高雷达的方位分辨率,但当雷达航迹与波束重合时方位分辨率会迅速下降,形成盲区。为解决前视成像问题,本文引入了多通道解卷积技术,以单脉冲雷达为背景,研究了解卷积后的成像信噪比和方位分辨率,认为对天线方向图截断后的形状也是影响信噪比的主要原因之一。在此基础上进行的前视成像仿真结果表明:这种方法相对实孔径成像可有效改善方位分辨率一个数量级以上,同时信噪比损失相对不考虑天线方向图截断形状明显减小。     

星载前视SAR系统的信号分析

针对星载SAR前视模式与一般正侧视模式存在的明显不同,详细分析了前视SAR的多普勒特性,即多普勒频率、多普勒带宽;指出前视SAR的方位分辨率与天线的孔径长度无关,而是与载波频率、雷达平台高度、方位向地面距离等因数有关,并仔细讨论了各因数对方位分辨率的影响以及前视SAR成像对系统参数脉冲重复频率、波束投射角的限制,说明了前视SAR的高分辨成像区域及前视SAR高分辨成像对平台高度的要求.     

凝视数字多波束合成孔径雷达原理

针对传统合成孔径雷达在实现高分辨大测绘带(简称高分宽幅)成像中存在的问题,文中将数字波束形成技术和合成孔径雷达结合,提出凝视数字多波束合成孔径雷达的概念。首先,将成像区域在距离和方位向分割为多个子区域进行独立成像,避免传统合成孔径雷达在高分宽幅成像领域的设计限制;然后,利用数字波束形成技术对天线阵面所有接收单元进行数字加权,在方位向和俯仰向形成多个高增益的接收窄波束,并控制接收波束实现对每个子区域的凝视观测,延长合成孔径的长度,提高成像分辨率。仿真表明,凝视数字多波束合成孔径雷达可以有效突破传统合成孔径雷达系统设计上的瓶颈,实现高分宽幅成像。     

前视SAR系统的方位分辨率特性

针对星载SAR前视模式与一般正侧视模式存在的明显不同,本文详细分析了前视SAR的多普勒特性,即多普勒频率、多普勒带宽;指出前视SAR的方位分辨率与天线的孔径长度无关,而是与载波频率、雷达平台高度、方位向地面距离等因数有关,并仔细讨论了各因数对方位分辨率的影响;前视SAR成像对系统参数脉冲重复频率、波束投射角的限制。     

解卷积锐化算法在导引头前视成像中的应用

传统的合成孔径雷达成像、多普勒波束锐化成像等方式虽然能有效地提高雷达的方位分辨率,但存在前视成像盲区。而传统的实波束成像角分辨率低,无法区分处于同一个波束内的两个目标。本文分析了单通道解卷积病态的原因,提出了改善方法.本文同时比较了该算法与常用的单脉冲测角算法的优劣。文章最后对实测数据的处理结果表明,解卷积算法对波束锐化有明显效果。     

基于新型阵列结构的多波束SAS逐点成像算法研究

该文基于多波束测深和合成孔径技术原理,提出了多波束合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar, SAS)的实现方案,设计了一种新型的多接收阵元阵列结构,有针对性地推导了相关数学模型,并仿真实现了逐点成像算法。计算机仿真结果表明:相比于传统多波束测深声呐,新方案的方位向分辨率有了明显的提高;相比于常规合成孔径声呐,新方案能够得到更多的目标信息,且能改善成像效果。     

合成孔径激光雷达多通道扫描模式及成像方法

合成孔径激光雷达(SAL)受激光器件信号调制速 率的制约,导致了激光调制带宽和脉冲重复频率 (PRF)成为一对矛盾;同时,由于激光信号波长较短,造成波束 光斑脚印较小,限制了成像场景的幅宽。基 于此,本文提出了一种SAL多通道扫描工作模式下的成像方法。采用多通道体制,以空间采 样弥补时间采 样的不足,并采用空域滤波方法解决了多普勒模糊的问题;通过控制波束指向,使其周期性 的在不同子测 绘带之间扫描实现宽测绘带成像。针对扫描模式短孔径对宽场景成像易造成图像模糊的问 题,采用谱分 析(SPECAN)思想,将图像聚焦在方位频率域。仿真结果验证了本文算法的有 效性。     

FDA-SAR高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法

由于多普勒模糊和距离模糊的制约,星载合成孔径雷达（SAR）成像方位高分辨率和宽测绘带成像之间存在严重的矛盾.针对这一问题,该文提出了基于频率分集阵列（FDA）SAR系统的高分辨宽测绘带成像距离解模糊方法.该方法基于FDA的距离维可控自由度,利用FDA发射导向矢量的距离和角度二维依赖性,在空间频率域实现距离模糊回波的分离并对不同距离模糊区域分别进行成像处理,解决了星载SAR成像测绘带宽对方位高分辨率的制约问题.仿真实验验证了所提方法的正确性和有效性.     

Multibeam synthetic aperture radar for global oceanography

A single-frequency multibeam synthetic aperture radar concept for large swath imaging desired for global oceanography is evaluated. Each beam illuminates a separate range and azimuth interval, and images for different beams may be separated on the basis of the Doppler spectrum of the beams or their spatial azimuth separation in the image plane of the radar processor. The azimuth resolution of the radar system is selected so that the Doppler spectrum of each beam does not interfere with the Doppler foldover due to the finite pulse repetition frequency of the radar system.     

Chirp强度调制与近红外激光合成孔径雷达距离向处理

合成孔径激光雷达是利用同一孔径(望远镜)与目标作相对运动并采用信号处理方法来模拟孔径阵列,获得高方位(横向)分辨率的相干成像雷达.采用窄线宽的单频光纤激光光源和相干探测方法;发射光波被啁啾信号作幅度调制,接收后进行距离向脉冲压缩;激光雷达和目标相对运动引起的回波相位变化,由相关运算实现相位补偿和累加(孔径合成),以提高方位向分辨率.提出了新的工作体制:距离向啁啾信号调制在发射光波振幅(强度)上,方位向多普勒频移反映在回波光波相位(频率)上,便于解决距离向与方位向之间的耦合模糊问题.报道了中期实验成果:Chirp 射频信号调制激光强度,实现合成孔径激光雷达距离向的压缩.     

基于波束优化赋形方法的斜视星载SAR模糊抑制研究

距离模糊和方位模糊会严重影响星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）的成像质量。现有的利用天线波束赋形来抑制模糊的方法在雷达正侧视成像时取得了优异的效果,但并不适用于雷达斜视的情况。针对这一问题,提出了一种基于平面阵列天线波束赋形的星载SAR二维模糊（距离和方位模糊）抑制方法。使用距离-方位模糊综合的模糊比（Ambiguity to Signal Ratio,ASR）指标来替代距离模糊比及方位模糊比,结合对不同斜视情形下天线波束变化的分析,充分考虑包含镜像模糊区在内的所有模糊区,建立了模糊比-天线权重优化模型。以模糊能量为目标函数、天线方向图掩模作为约束确立二次锥（Quadratic Cone Programming,QCP）优化问题,求解得到阵元幅度相位分布。仿真结果表明,所提方法可以通过调节模糊区对应的旁瓣幅值,灵活地抑制SAR斜视成像的距离和方位模糊,进而提高星载SAR的成像质量。     

分布式GEO SAR模糊度分析

地球同步轨道合成孔径雷达（GEO SAR）具有短重访、广覆盖等优势。分布式GEO SAR由多个GEO SAR同时收发形成多个相位中心,具有可降低合成孔径时间、提高信噪比等优点。模糊度是雷达系统设计中的重要指标,传统SAR的模糊度计算通常在距离时域、方位频域进行。然而在分布式GEO SAR中,通常无需进行全孔径成像即可获得满足要求的分辨率,因而点目标的方位向信号带宽低于场景瞬时多普勒带宽,使得基于方位频域的模糊度计算方法失效。此外,双基地配置以及地球球形表面也给地面模糊区位置的计算带来困难。本文首先给出考虑地球球形表面的双基地GEO SAR模糊区位置的近似计算方法,然后给出分布式GEO SAR模糊度的计算步骤。仿真对比分析了传统频域方法与本文所提方法,并详细分析了单基地GEO SAR、双基地GEO SAR和多基地GEO SAR的模糊度特点。      

前视SAR压缩感知成像算法

以进一步提高前视SAR成像的分辨率为目的,提出了一种基于压缩感知的前视SAR成像算法。前视SAR是一种可以实现对飞行路线正前方的区域进行成像的工作模式,通过分析德国宇航局提出的前视SAR系统——视景增强的新型区域成像雷达(SIREV)可知,由于SIREV系统天线长度的限制,使得等效的合成孔径长度较短,从而导致成像的分辨率较低。而基于压缩感知的前视SAR成像算法可以在方位向等效得到一个较长的虚拟天线,因此可以在同样长度天线的情况下获得更高的成像分辨率。仿真结果表明,该方法可以实现对点目标、分布目标和面目标的成像,并且提高了成像的分辨率。     

压缩感知机动目标ISAR成像新方法

基于Fourier基的压缩感知（Compressed Sensing,CS）算法已被成功应用于平稳运动目标的逆合成孔径雷达（Inversed Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像。但由于建模时对ISAR回波方位相位高次项的忽略,Fourier基矩阵对机动目标回波数据方位信息的稀疏表示失效,导致对机动目标的成像在方位向模糊。鉴于时频分析技术良好的时频局部化特性,将其引入到雷达回波方位向分析中,以改进用于表示雷达回波数据的稀疏基,实现对选定时间切片内回波数据多普勒频率的稀疏表示。改进后的基矩阵在通过CS技术解析回波在时间切片内方位信息的同时,又保证了利用有限数据成像的分辨率。与基于Fourier基CS成像等现有方法相比较,新方法在方位向的成像质量上有较大改进。仿真实验验证了算法的有效性。     

一种基于压缩感知的稀疏孔径SAR成像方法

 高分辨大场景合成孔径雷达(SAR)成像给数据存储和传输系统带来沉重负担.本文针对条带式SAR成像,提出一种基于压缩感知技术的稀疏孔径SAR成像方法.该方法沿方位向以部分子孔径采样的方式获取降采样的原始数据,然后在距离向采用传统匹配滤波方法实现脉冲压缩处理,在方位向则利用小波基作为场景散射系数的稀疏基,并通过求解最小l₁范数优化问题重构方位向散射系数.该方法在存在多普勒参数误差情况下,能够有效实现多普勒参数估计,具有良好稳健性.仿真和实测数据成像结果表明所提算法在方位向严重降采样条件下仍能够实现无模糊的SAR成像,具有较强的有效性与实用性.     

天线阵列编码合成孔径成像

合成孔径雷达(SAR)方位理论分辨率为天线长度的二分之一,使得SAR高分辨率、远距离成像对天线的要求相互矛盾。该文提出了对天线阵列编码的合成孔径成像方法,通过将长天线分解为子阵、发射不同的信号进行阵列编码、协同工作,提高空间能量利用率,实现子阵小天线的高分辨率以及全阵列长天线的高增益,从而解决了高分辨率与远距离成像难以同时兼顾的问题。在介绍阵列编码基本概念的基础上,给出了阵列编码雷达成像模型及处理流程,对系统的分辨率、信噪比、脉冲重复频率(PRF)及距离方位模糊等性能进行了理论分析与探讨。在飞行测试实验中,用4个子阵获取了方位分辨率优于0.1 m、幅宽超过8 km的连续条带图像,打破了传统SAR采用聚束模式实现高分辨率时只能小范围成像的制约,新方法为解决传统SAR的原理限制问题提供了有效的途径。同时,通过阵列编码扩展了信号维度,为雷达系统能力的增强提供了技术基础。理论分析及实验结果验证了该文天线阵列编码方法的显著优势及工程实现的可行性。