星载合成孔径雷达影像正射纠正算法的研究与实现

概述了目前国内外对雷达影像进行正射纠正的算法,分析了星载合成孔径雷达的成像几何原理。阐述了距离-多普勒理论,并将该理论应用到SAR正射纠正,进行了计算机实现,设计了相应的程序模块。用ERS-2产品进行实验的结果表明,这种纠正方法精度比较高,纠正后影像效果好,可以应用到SAR产品的几何处理上。     

基于四阶传递函数大斜视角SAR成像算法

针对研究SAR大斜视工作时,为增加天线实时侦察效果,对低阶ETF(Exact transfor function)算法处理方位向相位的近似误差进行改进,在传统ETF成像算法基础上研究了四阶传递函数算法.采用四阶距离模型,分析了距离向聚焦深度为分块数据处理提供了依据,同时在距离多普勒域对非参考距离处目标进行了相位补偿.通过场景目标仿真对算法有效性进行了验证.仿真结果表明,算法可有效补偿大斜视角时方位向近似误差,提高了精度,满足大斜视时成像要求,同时避免插值处理,计算量小.便于实时成像.     

斜视模式下基于Legendre展开的改进CS成像算法

在SAR的斜视模式下,针对传统的CS成像算法相位展开精度差的缺点,提出一种改进算法将Legendre展开应用其中。传统的成像算法主要对回波信号的二维频域的传递函数,还有算法流程中的三个相位校正函数应用Taylor多项式进行展开。将Legendre多项式取代Taylor多项式对算法进行处理,并进行了详细的推导,与传统的基于Taylor多项式进行展开的成像算法相比,减少了回波相位近似误差,相位展开精度得到了提高。最后从峰值旁瓣比和积分旁瓣比的角度评估了SAR图像的成像质量。理论推导和仿真结果都表明成像质量得到了进一步的提高。     

一种改进的前斜视SAR距离多普勒成像算法

根据大斜视角SAR成像的空间几何模型和回波信号特点,提出了一种改进的适用于前斜视场景的距离-多普勒成像算法;对补偿二维频域耦合相位项的条件进行了分析,分析表明只需根据设计参数决定是否补偿到三阶耦合相位即可,且不必补偿更高阶的耦合相位;对距离徙动的校正方法进行了研究,通过在频域直接对距离徙动进行校正可以避免使用传统的插值方法,有效减小了计算量,提高了算法的运算效率,有助于算法的实时性实现;对改进的距离-多普勒算法的仿真表明,其成像性能能够满足前斜视条件下SAR实时成像处理的要求。     

SAR大斜视RMA快速成像算法研究

在快速成像问题的研究中,针对常规距离徙动算法RMA中STOLT插值引起的高计算开销、效率低,不能有效进行快速成像的问题,提出了一种将非均匀傅立叶变换NUFFT和RMA相结合大斜视快速成像算法.通过详细分析大斜视SAR回波信号的时频特性,介绍了NUFFT算法原理以及实现步骤.再采用NUFFT代替STOLT插值和距离向IFFT,实现频域非均匀的格点向时域均匀格点变换.仿真结果表明改进后算法具有较高精度,同时兼顾了效率,满足大斜视SAR成像要求,并且为SAR成像算法中非均匀时频变换提供了一条新途径.     

合成孔径声纳成像改进距离-多普勒算法研究

在合成孔径声纳成像优化的研究中,传统距离-多普勒算法主要应用于窄带窄波束信号合成孔径成像,而在合成孔径声纳领域,由于信号带宽较大,波束较宽,使得成像效果较差.研究了经典距离-多普勒算法的原理,提出了其局限性,针对合成孔径声纳的宽带宽波束信号特点改进了传统算法.放弃窄带信号条件下的Fresnel近似,利用更精确的适用于宽带宽波束信号的距离双曲线模型对算法进行了推导,并在推导结果的基础上对成像区域中任意点目标上进了仿真.仿真结果表明,改进算法具有更高的分辨率和适中的运算量,比传统距离-多普勒算法更适合应用在合成孔径声纳成像中.     

基于OpenMP的SAR距离多普勒成像算法的研究与实现

阐述OpenMP的特点与使用方法,分析合成孔径雷达距离多普勒成像算法,得到该算法中适合利用OpenMP并行处理的部分:傅里叶变换和逆傅里叶变换,并将OpenMP应用到傅里叶变换和逆傅里叶变换中。将原雷达距离多普勒成像算法,设计成可并行化执行的程序。采用pragma omp for和pragma omp section两种并行设计方法,通过创建多个线程,缩短程序执行时间。实验证明,采用双核处理器并行化的雷达成像算法,图像生成时间缩短到原来时间的67%左右,可有效地提高处理效率,充分挖掘处理器的处理能力。     

斜视SAR分数阶距离多普勒成像算法

针对传统距离多普勒(RD)算法在斜视合成孔径雷达(SAR)成像时运算量不足和边缘存在干扰的问题,将传统的RD算法中的匹配滤波用分数阶Fourier变换替代,提出基于分数阶Fourier变换SAR斜视距离多普勒成像(FrRD)算法。理论分析斜视SAR回波信号分数阶Fourier变换域模型,徙动校正在距离分数阶Fourier域方位频域完成,给出FrRD算法仿真流程。仿真结果表明,与传统RD算法相比,FrRD算法成像副瓣更低,成像边界更加清晰,成像时间缩短近一半。     

基于流水线的合成孔径雷达并行成像算法及实现

根据对距离多普勒（Range Doppler）成像算法的特点进行研究,提出了一种基于流水线的合成孔径雷达（SAR）并行成像算法。这种算法基于C/MPI编写并成功地在32节点的IBM PC集群实现。通过与已建立的通用的并行成像算法进行比较分析,得出基于流水线的并行算法是一种更适合SAR并行成像的一种算法,能够提供更高的并行效率。     

弹载SAR俯冲段斜视成像算法

弹载SAR在俯冲段具有较大的下降速度和加速度,这使得距离徙动校正(Range cell migration correction,RCMC)变得困难,并且由于导弹在攻击目标前需要有一定的转弯机动时间,弹载SAR还往往工作在斜视模式下,此时常规的SAR成像算法不再适用.本文提出了一种弹载SAR俯冲段斜视成像算法,该方法在建立弹载SAR回波信号模型的基础上,首先在距离频域-方位时间域校正距离走动的主要部分,然后结合级数反演思想,推导出SAR回波信号的二维频域表达式,在距离频域-方位多普勒域进行剩余的距离走动和距离弯曲的校正,最后完成二维脉冲压缩,得到聚焦的图像.运算量的定量分析和实验仿真的结果验证了该算法的可行性和有效性.     

地球同步轨道双基SAR成像方法

地球同步轨道发射、低地球轨道接收体制的天基雷达系统具有观测范围广、抗摧毁和抗干扰能力强、组网灵活等优点.分析发现,该系统中回波的包络不仅与地表场景的斜距有关,还与其方位位置有关,传统的单基SAR成像方法不再适用.本文分析了回波包络的历程,给出了适用于该系统的SAR成像方法.该方法根据多普勒参数以及目标像的几何形变量随接收卫星与发射卫星几何位置关系的变化特征对数据沿方位以及距离向进行分块,并重新构造距离徙动校正和方位匹配函数对回波信号聚焦,最后进行几何形变校正.仿真数据的成像结果证明了方法的可行性.     

大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法

提出了大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法.首先建立了大斜视双基地SAR回波信号模型,并对其距离徙动和方位调频率的变化特性进行了分析;在此基础上,将二维可分离成像算法推广应用到了双基地SAR领域,解决了大斜视双基地SAR回波信号线性距离徙动补偿后方位调频率在方位向出现的空变性问题.算法采用了由平移不变双基地SAR几何关系所确定的新匹配函数,并考虑了3次相位项对成像效果的影响,改善了成像的效果.最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

一种斜视滑动聚束SAR子孔径处理成像方法

子孔径法是解决滑动聚束SAR成像方位频谱混叠的有效方法,具有内存占用量低、灵活性高的特点。子孔径的划分不仅影响成像 质量,还会影响成像效率;但目前子孔径的划分大多采用经验值,理论上并没有给出明确分析。因此在斜视成像过程中,未合理划分的子孔径会导致拼接谱出现“空隙”现象。本文首先介绍了斜视滑动聚束SAR工作模型,分析了其方位多普勒历程,提出了斜视下基于方位频域Scaling的子孔径成像算法。根据相邻子孔径的二维频谱,研究了子孔径频谱拼接的准则,推导了确定子孔径长度与重叠率的解析式,给出了子孔径划分的流程,最后通过仿真 实验和实测数据处理验证了子孔径划分方法及斜视下成像算法的有效性。     

一种改进的SAR图像LEE滤波算法

针对SAR图像相干斑滤波中存在的降低相干斑与有效保持细节信息这一矛盾,研究了常用空域滤波算法,在此基础上,将中值滤波与增强LEE滤波相结合,改进了LEE滤波算法,该方法能够在滤除相干斑的同时很好地保持图像的边缘及细节纹理信息。     

一种SAR层析成像的RELAX改进算法

受分辨率限制及旁瓣影响,传统的傅里叶变换方法获取合成孔径雷达层析成像(SAR tomography)高度维图像时,难以获得满意的成像结果.本文在松弛(RELAX)算法的基础上提出了一种改进算法(IRELAX)来获得SAR 层析成像的高度维像,通过Monte Carlo仿真对谱估计算法中的MUSIC,WSF,RELAX和IRELAX的性能进行了比较,结果表明本文提出的方法能够提高干涉相位估计精度,改善成像质量.     

机载聚束SAR图像定位精度研究

根据机载聚束SAR成像几何关系及线性RD成像算法,对SAR图像的定位精度 进行了深入探讨。由于现有的惯性导航系统大多精度不高,并不能准确提供载机的真实运动 信息,利用这些参数进行成像处理会使目标偏离真实位置。本文主要分析惯性导航系统提供 的载机飞行参数对机载SAR定位精度的影响,建立定位方程并推导出定位误差解析公式。最 后对机载SAR图像定位精度进行仿真分析与实测数据处理验证,处理结果表明载机的视线方 向的速度误差和载机的位置误差是影响SAR图像定位精度主要因素。     

An improved motion compensation method for high resolution UAV SAR imaging

The polynomial and sinusoidal motion errors always exist in the unmanned aero vehicle （UAV） SAR due to the small size and low velocity of the platform, causing serious spectrum compressing/stretching and significant spectral replicas of the azimuth signal. The motion errors induce serious blurring of the SAR image and ＂ghost targets＂, and can hardly be precisely estimated by the conventional motion compensation （MOCO） method. In this paper, an improved MOCO method is proposed to estimate and eliminate the motion errors in the high resolution UAV SAR without high precision inertial navigation system （INS） data. The time domain range walk correction （RWC） operation in the coarse phase error estimation process of the proposed MOCO method is the key operation that ensures the estimation accuracy of the whole MOCO method. Finally, the validity of the improved MOCO method is verified by computer simulations and real UAV SAR data processing.