压缩感知SAR成像中的运动补偿

由于其具有压缩采样特性,压缩感知在高分辨SAR成像技术中得到了广泛应用。然而作为一种参数化的成像方法,基于压缩感知的成像方法对位置误差非常敏感。位置误差会造成图像偏离真实位置、散焦、甚至根本不能成像。该文针对SAR压缩成像系统中存在的运动误差,分析了平台非理想运动对回波信号的调制机理和运动相位误差对信号稀疏表征的影响,提出了基于传感器测量数据进行运动补偿的压缩感知SAR成像方法,通过在稀疏矩阵中引入附加项完成空不变运动误差的补偿。该方法不仅能以少量的测量孔径和测量数据获得重建目标空间的足够信息而且能有效降低运动误差对成像质量的影响,实现高分辨成像。     

SAR方位向非均匀采样频谱重构算法及误差分析

SAR DPCMAB（方位向多相位中心多波束模式）能够提高方位向采样率,同时却带来非均匀采样的问题,通过频谱重构算法能够有效恢复原信号频谱。但是在SAR传感器运行过程中存在通道特性不一致、采样时刻偏差、噪声等干扰因素,导致重构后的信号出现频谱噪声,重构精度受到影响。文中通过对混叠干扰因素后的非均匀采样LFM信号进行频谱重构,分析各种干扰因素变化与重构误差的关系。通过仿真,得到了干扰条件下的重构频谱,并通过改变干扰条件进一步得到了频谱误差与干扰强度的关系曲线。仿真结果表明．超过一定阈值后,随着干扰强度的增加,重构频谱误差呈线性增长趋势,最终逼近重构前非均匀采样时的频谱误差。     

星载ScanSAR干涉处理研究

星载ScanSAR干涉测量是一种宽测绘带的三维测高模式。该文结合ScanSAR工作原理,研究该模式干涉信号的频谱特点及ScanSAR干涉处理中特有的方位扫描同步;分析ENVISAT卫星ASAR Wide Swath模式单视复图像数据的特点,提出ScanSAR干涉数据处理的具体实现方案,并通过处理真实数据验证该方法的有效性。     

多模式斜视多通道SAR成像方法

方位多通道技术是当前合成孔径雷达（SAR）系统主流的高分宽幅实现方式。而将方位多通道技术与斜视波束扫描（聚束、滑动聚束、TOPS）工作模式相结合可以实现灵活的更高分辨率或者更宽幅宽的遥感观测。然而由于斜视以及波束扫描会使得回波信号的多普勒带宽远大于通道数与脉冲重复频率（PRF）的乘积,使得传统的多通道成像方法失效。为了解决上述问题,本文提出一种基于方位去斜加方位重采样的多模式斜视多通道SAR成像方法,该方法通过对各个通道信号分别进行方位去斜以及对去斜、线性距离走动校正（LRWC）后的信号进行方位重采样来解决方位时变的问题,使得传统的多通道成像方法可以使用。理论分析与实验结果均验证了该方法可以处理多模式的斜视多通道SAR数据,并且得到聚焦良好的图像。     

基于非均匀采样的小卫星多通道SAR无模糊成像

当小卫星天线不满足最小天线面积约束时,则出现距离或者方位模糊,无模糊的高分辨成像是小卫星SAR成像处理的关键.本文提出利用分布式小卫星或者小卫星天线的多通道回波数据,在满足广义采样定理的条件下通过插值恢复出无模糊的全方位带宽信号,实现高分辨成像.实验证明,该算法具有操作简单,运算效率高的优点.     

ScanSAR的Scalloping辐射误差研究

由于在观测带内采用了多波束扫描的工作模式,使得ScanSAR产生了固有的周期性的scalloping效应,影响了ScanSAR的辐射特性。该文基于ScanSAR工作模式的特点,研究了scalloping产生的机理和性质,定量地分析了scalloping引起的辐射误差以及多普勒中心误差与scalloping的关系,并研究了对scalloping进行校正后的剩余误差问题。     

双频段多通道SAR宽幅成像技术研究

现代星载海洋监视雷达既需要高分辨率,又要有大成像幅宽能力。但分辨率和成像幅宽在常规合成孔径雷达成像模式下往往不能同时兼顾。文中分析了二者之间存在矛盾的原因,提出一种能兼顾的双频段多通道解决方案,对其在工程实施中存在的关键技术进行了重点阐述,明确了技术实施途径。通过机载实验试飞,验证了关键技术工程实施的有效性和可行性。     

用于HJ-1C 卫星ScanSAR 的等效RD 几何校正方法

HJ-1C 卫星是我国第1 颗民用合成孔径雷达卫星,具有条带和扫描两种工作模式。该文根据HJ-1C 卫星ScanSAR 模式的工作特点,在ECS 成像算法和传统斜距多普勒定位方法基础上,提出一种适用于ScanSAR 的等效RD 几何校正方法。首先根据方位时刻关系进行方位拼接,然后根据斜距关系拼接各个子带,接着拟合等效参数,进行斜距多普勒定位,最后实现ScanSAR 图像的几何校正。HJ-1C 卫星的实际数据实验结果表明:HJ-1C 卫星ScanSAR 模式的定位精度可以达到100 m; 24 核CPU 并行情况下实现10 s 处理完一景图像。      

高分宽幅SAR系统下的方位多通道运动目标成像算法研究

在方位多通道SAR系统中,由于运动目标的回波特性和静止目标的不同,传统的重构滤波器组方法对运动目标的重建是无效的。该文提出一种方位多通道SAR运动目标信号重构方法。该方法首先分析了方位多通道SAR系统中运动目标回波特性,并与静止目标回波形式进行对比,给出了传统重构方法失效的主要原因;通过引入运动目标的径向速度参数,有效实现了匀速运动目标的频谱重构,较好地抑制了方位多通道SAR系统中匀速运动目标的方位模糊。星载仿真实验结果验证了该重构方法的有效性。

     

非均匀采样下小信号检测与重构的陷波方法

非均匀采样由于其具有不受采样频率限制和抗混叠等优点,使得其应用十分广泛.但非均匀采样会引起频谱噪声,使得信号中的幅度小的频率成分不易检出.本文分析了非均匀采样引起频谱噪声的原因,根据非均匀采样检测得到的大幅度信号,应用陷波器将其消除,降低频谱噪声,从而检测和重构出小信号.文中详细说明了陷波方法的原理以及陷波器在非均匀采样下的应用,最后给出实验结果.理论和实验表明,采用陷波方法可以检测和重构出非均匀采样下的小信号.     

ECS结合Modified SPECAN在ScanSAR精确成像中的应用

在分析SPECAN成像处理算法基础上,应用ECS算法进行ScanSAR距离向处理,ModifiedSPECAN算法进行方位向处理,完成ScanSAR精确成像处理。给出了对Burst图像内和子测绘带间Burst图像方位向像素间隔归一化方法,通过计算沿距离向的方位尺度变换因子实现整个测绘带方位向像素间隔的归一化。最后通过对点目标计算机成像仿真,验证了算法的有效性。     

扫描SAR全孔径成像处理方法

该文提出了一种新的扫描SAR全孔径成像处理方法。首先根据谱分析(SPECAN)方法进行方位预滤波得到无模糊的二维频谱,在此基础上利用传统的非线性CS方法完成距离压缩及距离徙动校正,然后结合Dechirp思想将信号聚焦在频率域,最后通过Chirp-Z变换实现几何形变校正。该算法不需要插值操作和坐标转换,因此运算量小,效率高。仿真和实测数据处理结果验证了算法的有效性。     

扫描SAR中有关模糊度研究和仿真

主要对ScanSAR测绘带的设计、各子测绘带的驻留时间分配和多普勒带宽进行了研究，并根据卫星和雷达参数给出了波位设计和模糊度计算结果。仿真结果表明，各波位的模糊度满足总体要求。     

星载ScanSAR成像处理技术研究

由于天线在不同的子带进行扫描,星载扫描模式不能像条带模式那样,获得连续的方位向相位历史,利用条带模式高精度处理算法（如距离一多普勒算法）处理ScanSAR数据,通过在脉冲扫描间隔中填零,把扫描数据看成中间填零的相干脉冲串序列,等效成条带SAR数据,利用条带模式的处理算法进行成像。针对填零后的数据,数据量大,可以采用基于通用图形处理单元的并行处理技术,加快处理速度。对填零处理形成的栅瓣调制,通过滤波进行消除。这样处理的图像和条带模式的图像具有相同的辐射和几何分布特性,有效抑制扇贝效应带来的影响。对实测星栽ScansAR数据进行成像处理,试验结果表明该方法的有效性。     

星载ScanSAR工作模式研究与设计

该文系统地阐述了星载ScanSAR系统的基本工作原理,由ScanSAR系统的空间几何模型,确定了ScanSAR系统各子条带的空间位置,研究了ScanSAR系统的方位分辨率问题,确定了ScanSAR系统工作的时间关系,各子条带的脉冲重复频率的选择及每个burst的样本数,为系统设计提供了依据。重点研究了 ScanSAR系统的信噪比及距离模糊问题,提出了一种新的 ScanSAR系统特有的模糊概念ARASR,并提出新的分析方法,对其影响做了定量的计算,最后对 ScanSAR系统的数据下载格式提出了建议。     

地形因素对ScanSAR辐射特性的影响

地形对精确的ScanSAR辐射定标来说是个不容忽视的因素。目前，有关地形因素对条带模式SAR辐射特性的影响已做过大量研究，文中针对ScanSAR模式的特点，研究地形对ScanSAR辐射特性的影响，包括地形对散射面积效应的影响以及地形对scalloping效应和波束边界现象的影响，并对其进行了定量分析。     

扫描SAR成像中SPECAN算法的FPGA实现

为满足扫描成像合成孔径雷达( SAR)系统小型化和低功耗的迫切需求,给出一种频谱分析( SPECAN)算法的现场可编程逻辑门阵列( FPGA)实现,整个成像流程被划分为多个时分的阶段并分配到可复用的运算单元和控制逻辑中,并且提出一种基于FPGA的优化处理结构,将所有的信号处理功能集成在单片FPGA中。在实验与验证部分,通过FPGA处理结果与MATLAB运算结果的对比,以及实际成像试验结果表明了设计正确性和结构的工程实用性,适用于机场跑道、汽车高速公路的检测和定位。     

星载波束扫描合成孔径雷达距离辐射校正研究

针对星载波束扫描合成孔径雷达（Scanning Synthetic Aperture Radar,ScanSAR）图像具有的波束边界条带现象,研究了这种不均匀现象的产生机理和校正技术,分析了卫星姿态误差对校正技术的影响,推导并建立了图像距离向增益的数学模型,提出了星载ScanSAR精确波束边界条带现象校正对横滚角估计精度的要求,为合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR)卫星总体分析与设计提供了理论依据. 计算机仿真验证了理论分析的正确性和实现方法的可行性.