分布式小卫星SAR宽域和高方位分辨率处理方法

用多个分布式小卫星构成星座．可以完成多项雷达探测任务，如地面动目标检测(GMTI)、地面高程测量等。其探测性能可比单个卫星明显提高。分布式小卫星也可用来提高SAR的横向分辨率，主要是解决高横向分辨率与宽测绘带的矛盾。小卫星用横向孔径小的天线(为提高横向分辨率)和较低的重复频率(为加宽测绘带)，其回波信号会产生多普勒模糊，但多个小卫星的空间自由度可用来解模糊，从而可以实现宽域(宽观测条带)和高方位分辨率SAR成像。本文对分布式卫星解多普勒模糊的方法进行了讨论，并提出了对卫星星座构形的要求。如果星座构形已定，则应微调脉冲重复频率以满足解多普勒模糊的要求。     

调频连续波SAR方位多波束成像

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)结合了调频连续波和合成孔径雷达的双重优点,不但体积小、造价低廉,而且还可以高分辨率成像.在无人机和临近空间飞行器的应用方面前景广阔.对于常规SAR,方位分辨率和宽测绘带的矛盾限制了其更广泛的应用,且FMCW载波泄露问题影响其探测距离从而影响测绘带.为此,以距离多普勒成像算法为基础,探索使用多相位中心方位多波束技术实现FMCW SAR的高分辨率宽测绘带成像,最后通过仿真验证了方位多波束成像方法的有效性.     

基于回波的多子带SAR系统载频误差补偿方法研究

为了提高SAR系统的分辨率,在距离向可以通过发射一系列不同载频的窄带信号,通过信号处理的方法实现带宽合成,进而得到等效大带宽信号对应的分辨率。为有效实现带宽合成,要求不同子带回波的载频步进值严格已知,这在某些实际应用环境中,并不能总是满足,因而需要从回波数据中直接估计步进值。该文提出一种基于子带回波数据的载频误差估计与补偿方法。该方法基于压缩后子带回波数据多普勒相位与载频的关系,对子带图像进行干涉处理,提取差分相位,并利用差分相位沿方位向的冗余进行相干积累,获得以实际载频步进值为振荡频率的单频信号,进而通过频谱分析方法得到误差频率,并对子带间相位误差进行补偿。通过该方法,能够实现子带信号的相干合成,提升了SAR数据成像质量。实验数据的处理结果验证了该方法的有效性。     

基于方位向多波束-多相位中心的星载SA R多维波形编码技术研究

通过方位向多波束与多相位中心结合,采用方位向-快时间二维波形编码发射技术获得了星载SAR系统高分辨-宽测绘带成像的优良性能。所提方案在发射端的方位向采用脉内扫描形成多个方位窄波束,以减小子多普勒带宽,距离向通过波束展宽获得宽测绘带;在接收端沿距离-方位向形成多个等效相位中心,通过俯仰DBF技术分离各子波束回波信号来抑制距离模糊,方位向通过谱重构方法解方位多普勒模糊,并通过多个子多普勒谱拼接获得方位高分辨。文中研究了本系统的主要系统参数典型设计及性能优势。仿真结果表明,该系统能有效的完成高分辨-宽测绘带任务,相对已有的其它星载SAR系统,系统性能优势明显,系统结构更加轻便灵活。     

利用相位中心偏移方位多波束来实现宽测绘带SAR成像

该文提出了一种基于相位中心偏移方位多波束的宽测绘带星载SAR实现方案。通过在方位向上配置相位中心偏移的多个波束使雷达在一个脉冲周期内完成多个多普勒历程的信号采样,显著降低系统对脉冲重复频率的要求,实现宽测带SAR成像。针对卫星速度的非恒定性和不同波位所需PRF的多样性造成的方位信号非均匀采样,该方案采用了多通道信号重建技术来恢复均匀采样信号的算法。与采用高轨技术和分布式技术的宽测绘带SAR方案相比,这种方案的技术难度较小、易于实现。     

一种基于频域子带合成的多发多收高分辨率SAR成像算法

针对传统单通道SAR系统无法同时实现方位向高分辨率和大测绘带宽的不足,该文研究了一种基于多载频LFM波形的方位多孔径MIMO SAR系统,建立了相应的几何模型,详细推导了其回波表达式,并提出了一种基于频域子带合成的MIMO SAR高分辨率成像算法.该算法将方位向多普勒解模糊,改进的距离向频域子带合成和CS成像算法相结合...     

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.     

星载寄生式SAR多普勒特性分析

本文基于星载双基地雷达空间几何关系,给出了星载寄生式SAR系统中小卫星多普勒参数的两种表达形式,进一步给出了与多普勒特性相关的几个重要系统参数的表达式。分析了基线和相对速度对小卫星多普勒特性参数偏移主星参数的影响,指出基线是主要影响因素;对多普勒中心频率影响大,对多普勒调频斜率及方位分辨率影响小。分析了利用寄生式SAR提高方位分辨率的能力和限制因素。     

基于方位向波束扫描的宽测绘带SAR方法研究

宽测绘带合成孔径雷达(SAR)是目前SAR研究的一个热点问题，在需要全球动态观察或高重复周期观察局部地区的应用中都希望能进行宽测绘带成像。在宽测绘带SAR方法中的关键问题是如何在混叠的信号中提取出各个子测绘带的回波，在现有的宽测绘带SAR方法中多数是基于距离向多波束、距离向脉冲编码、距离向自适应聚焦等方法区分各个子测绘带的回波。文中提出了一种基于方位向波束扫描的宽测绘带方法，可以在方位向频谱上区分各个子测绘带的回波，从而在保持SAR分辨率的情况下扩展测绘带。     

双星同中心频率多发多收的方位解模糊

为了在星载合成孔径雷达中获得高横向分辨率和宽测绘带,卫星可以采用横向孔径小的天线和较低的重复频率,此时回波信号会产生方位多普勒模糊,可以通过发射多颗卫星获得的多个空间自由度来解模糊。该文提出了沿航向分布的两颗小卫星同时独立发射中心频率相同的正负调频率信号,利用形成的3个等效相位中心通过简化滤波权矢量计算的空域滤波法来解3个方位多普勒模糊。理论分析和仿真结果证实了该方法的有效性。     

多通道ScanSAR成像仿真研究

多通道雷达系统能够克服传统合成孔径雷达（SAR）的局限。其中一个应用是在偏置相位中心方位向多波束模式（DPCMAB）中利用方位向多孔径SAR信号重构,有效实现了高分辨率宽测绘带成像。下一步的研究重点是高方位分辨率超宽测绘带成像。基于此,文章探讨在ScanSAR模式下的多通道SAR系统,分析多孔径重构结合ScanSAR模式出现的问题,通过多通道频域重构算法结合burst模式下的RD算法实现了多通道ScanSAR[1]成像。仿真中所设计的系统够实现在几何分辨率4.95m下测绘带宽达到350km以上。     

宽测绘带SAR成像的一种侧摆模式及其压缩感知处理方法

宽测绘带合成孔径雷达(SAR)采用了不同的信号录取方式及成像算法,但现有的ScanSAR和循序扫描体制(TOPSAR)往往会造成场景分辨率的整体下降。针对这一问题,该文采用一种新的侧摆模式进行宽幅场景成像。该模式通过距离向波束角度的变化,以损失部分积累时间为代价,得到宽幅场景的回波信号,继而采用稀疏算法在方位向实现降采样成像。仿真结果表明,在波束变化轨迹确定后,星载雷达侧摆模式下稀疏SAR成像可有效增加场景幅宽,同时确保场景中心区域的高分辨成像。     

利用分布式小卫星InSAR系统获取宽域、 高分辨率、高精度三维地形

 传统星载SAR系统受最小天线面积条件的限制,其横向分辨率与测绘带宽度相矛盾,无法同时实现大测绘带和高横向分辨率.分布式小卫星SAR系统可使这一矛盾得到解决.当分布式小卫星的构形为三维超大立体阵时,还可以同时获得地面场景的高度信息.然而,三维超大立体阵构形的分布式小卫星InSAR系统对数据处理提出了很多挑战.其中,数据配准(宽带阵问题)和自适应处理时样本的选取问题是两大关键挑战.本文的研究目的在于解决分布式小卫星InSAR系统所面临的这些问题,以实现大测绘带、高分辨率和高精度的三维地形重构.仿真实验结果证明了本文方法的有效性.     

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。     

超高分辨大测绘带星载MIMO-SAR成像

星载多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)可以解决方位向高分辨和大测绘带之间的矛盾.为了在扩大测绘带宽度的基础上进一步实现距离向超高分辨,首先选用正交频分线性调频信号( OFD-LFM)作为发射信号形式,对MIMO-SAR的发射体制进行了初步设计;然后针对大带宽、宽测绘带对成像算法的限制,选用精确度高的距离徙动算法(RMA)对回波数据进行处理,给出了结合空频域带宽合成的RMA成像流程,相比时域带宽合成方法,在确保成像精确性的同时,文中的成像流程计算步骤更少,运算量更低,大大提高了计算效率.     

临近空间慢速平台SAR快速成像模式研究及算法研究

临近空间慢速平台合成孔径雷达成像效率低,本文提出一种方位向多波束切换成像模式,实现其对地面区域的快速成像。其基本思路为将方位向测绘带划分为多个子测绘带。同时将所需方位向采样率提高相应倍数。在方位向各采样点周期性的照射方位向各子测绘带。对比传统条带成像模式,本文提出模式可有效提高慢速平台成像效率。当方位向子波束个数足够大时,其方位向成像效率可快于快速平台。所提出的成像模式可同时实现对地面的高分辨率宽测绘带成像。本文给出了系统设计关键参数的计算公式及信号处理流程。仿真结果验证了本文提出成像模式及信号处理流程的有效性。      

高分辨率宽测绘带Scan SAR压缩感知成像算法研究

高方位向分辨率和宽测绘带对合成孔径雷达（Synthesis Aperture Radar, SAR）系统设计提出了矛盾的要求。为获得高分辨率宽测绘带地面图像,提出了一种基于扫描模式SAR（Scan SAR）及压缩感知（Compressive Sensing, CS）理论的解决方法。Scan SAR可获得宽测绘带,然而各子测绘带方位向照射不完整,导致了低的方位向成像精度。所提出的方法首先对子测绘带数据进行方位向补零,并完成距离压缩和距离徙动校正;在方位向有效数据行中进行随机取样构成新的数据矩阵;根据取样指标集构建合理的重建矩阵,通过ROMP算法重建出完整的方位向点目标位置信息;通过子测绘带图像拼接,即可获得高分辨率宽测绘带地面图像。仿真结果表明了所提出方法的有效性。      

高分辨率星载SAR系统关键参数的设计

讨论了高分辨率星载SAR系统关键参数的设计,针对条带宽度与方位分辨率之比对系统设计的限制进行了具体分析.