时域合成带宽方法:一种0.1米分辨率SAR技术

随着机载SAR系统的分辨率要求提高到0.1米,超大带宽的实现成为系统设计的技术难题,基于综合chirp波形的合成带宽(synthetic bandwidth)技术是一种低价格的解决方法,它可以降低系统的瞬时带宽和采样率要求.本文深入分析基本接收模式和去斜率接收模式下的两种时域合成带宽方法,扩展了基本接收模式下的原有算法的应用条件,讨论了方法实现中的参数选择与执行细节等相关问题,并特别指出宽测绘带条件下的去斜率接收信号合成带宽的实现过程.为了进行算法的真实数据验证,基于对SAR回波数据的物理含义的理解,提出一种单载频SAR原始数据转换为步进载频SAR原始数据的方法.最后,对仿真数据和真实数据应用合成带宽技术进行处理,成像结果展示了方法的可行性.     

一种新的高分辨率宽波束机载SAR成像算法

目前的频域成像算法在应用于高分辨率宽波束机载合成孔径雷达(SAR)时不能精确补偿运动误差,而可以精确成像的时域算法存在计算效率低下的问题。针对上述问题,该文提出一种新的成像算法。该算法通过对信号2维频谱进行扰动操作,将频域与时域算法结合互补,在提高运补精度的同时,也提高了后向投影的计算效率,从而在应用于高分辨率宽波束机载SAR时得到成像精度与效率的平衡。通过仿真和实际数据分析,验证了该算法应用于高分辨率宽波束系统的有效性。     

基于多通道合成的优于0.1 m分辨率的机载SAR系统

针对合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像的应用需求,该文给出一种基于单通道发射、多通道并行接收的新的高分辨率SAR系统实现方案。SAR系统共有8个接收通道,信号带宽达到3.2 GHz,具有高分辨率成像、InSAR干涉成像以及全极化成像功能。文中提出一种新的采用空间辐射测量和频偏误差修正测量的分段测量与综合补偿的通道传递误差测量补偿方法,有效解决了高分辨率SAR宽频带收发系统中关键的多通道接收幅度相位误差校正问题,并在国内首次获得了优于0.1 m分辨率的SAR图像。文中详细介绍了系统的组成方案以及主要技术性能指标,重点探讨和分析了多通道系统的频带合成、系统幅度相位误差测量补偿、运动误差补偿和成像处理等实现技术,给出了测量、补偿和成像的试验结果。通过实际飞行试验,验证了高分辨率SAR系统的技术及方案的有效性和可行性。     

机载SAR实时数字成像处理器的研制

本文在介绍机载合成孔径雷达实时成像处理器的工作原理和系统组成的基础上，阐述了我国自动研制的第一台机载ＳＡＲ时数字成像处理器的主要性能和初步应用结果，并给出了该成像系统产生的微波数字图像。     

一种机载SAR实时成像信号处理系统的设计

提出了一种基于VME总线的机载SAR实时成像信号处理系统的设计方案。方案充分考虑了SAR实时成像所需的数据处理能力和传输带宽，在硬件设计上采用了由多片DSP组成的紧耦合分布式并行处理结构，有效地解决了大量数据传输带来的数据瓶颈问题。同时结合具体的成像算法，给出了详细的软件设计流程。     

波数域算法在机载双天线干涉SAR成像中的应用

该文针对机载双天线干涉SAR成像,分析了主、副两天线的波数域成像算法特点。通过在距离向引入距离平移因子和距离缩放因子,得到在成像过程中完成配准的波数域成像算法。通过计算机仿真和处理实际数据,验证了这种方法能够在机载双天线干涉SAR原始回波数据的成像处理中,完成复图像对的配准。     

机载双基地SAR成像算法比较

机载双基地SAR(synthetic aperture radar)的成像算法与单基地类似,需要做空间变化的二维相关处理.不同的双基地SAR成像算法对空间变化的二维相关处理采取了不同的近似方法.本文详细分析了忽略方位向和距离向耦合的算法,双基地距离-多普勒算法,直接应用相位驻定原理三种算法的近似程度和相互联系.并给出了这些算法对相位近似的解析分析.最后给出仿真结果以验证解析分析的正确性.     

机载平行等速双基SAR的极坐标格式成像算法

平行等速双基SAR是指收发平台速度大小和方向均相同的双基SAR系统,该构型具有广阔的应用前景。在此将传统适用于单基地SAR成像的极坐标格式算法（PFA）加以改进,使之适用于平行等速双基SAR成像处理。由于收发异置,回波信号在接收平面和发射平面的斜距几何关系比较复杂。为了便于后续的二维插值操作,用一个新的几何模型来描述收发平面上斜距的关系。该算法具有传统PFA算法的操作简单,易于实现的特点。最后通过仿真数据的成像处理对该方法进行了验证。     

机载双站合成孔径雷达Chirp Scaling成像算法

该文在分析机载双站SAR回波模型的基础上,结合常规单站SAR的Chirp scaling成像算法思想,推导出了双站SAR的Chirp scaling成像算法。对双站SAR的Chirp scaling成像算法进行了误差分析。最后通过仿真验证了算法的有效性。     

CS算法结合COAA算法提高机载合成孔径雷达成像质量

该文将对比度最优自聚焦算法(COAA)与基本Chirp Scaling算法(CSA)相结合,对CS算法方位处理过程做适当变化,把COAA算法融入其中,一方面进行精确的无插值距离徙动校正,一方面进行准确的二次相位误差估计和校正,从而提高机载合成孔径雷达的成像质量。通过对COAA算法采用变步长迭代提高二次相位误差估计的精度和速度,增强算法的实用性。文中给出两种算法相结合进行雷达数据成像处理的流程图,并用条带正侧视SAR模式实际雷达数据验证研究结果的有效性。     

频带合成超高分辨率机载SAR系统的相位误差校正

频带合成技术是实现机载合成孔径雷达距离向超高分辨率的有效途径,然而在实际频带合成系统中,相位误差破坏了信号间的相干性,导致直接合成的结果严重恶化。该文在详细研究相位误差对频带合成影响的基础上,提出一种直接从回波中提取相位误差的方法改进的多项式相位变换方法(PPT),其用分数阶傅里叶变换(FRFT)取代傅里叶变换(FT)作为PPT的变换核,降低了差分变换的阶数,减少了信噪比的损失,同时循环次数得以减半。理论推导和实际数据验证了该方法的有效性,最终实现了优于0.05 m的距离向分辨率。     

利用机载SAR图像仿真星载SAR图像

简要介绍了现有的SAR图像仿真方法,提出了一种利用机载SAR图像进行星载SAR图像仿真的方法,对仿真原理进行了阐述,着重研究了图像几何特性、空间分辨率、噪声特性、辐射特性仿真的数学模型及设计流程,最后进行了计算机仿真。结果分析表明得到的仿真图像具有较高的逼真度,该星载SAR图像仿真方法是有效的。     

四阶模型方位NCS高分辨SAR成像

针对长积累时间SAR回波耦合性强,聚焦困难的问题,从提高成像模型近似精度和距离徙动校正精度两方面开展了SAR成像研究,推导了一种考虑方位非线性调频变标(NCS)的四阶近似成像模型。首先,为了提高模型近似度,将斜距展开到四次项;然后,为了将距离向和方位向进行初步解耦,在时域进行走动补偿,但是带来了聚焦深度问题,高分辨成像时,这种现象更明显;为此,二维频域解耦后又在方位向采用二阶非线性变标方法解决这一问题。仿真结果表明,从主观分析和量化指标两方面来讲,该算法优于传统的高分辨斜视SAR成像算法。     

去斜率线性调频合成孔径雷达成像研究

为获得高距离分辨率 ,雷达一般发射宽带或超宽带信号 ,这给数据采集带来了很大的困难。A/ D采样是数据采集的瓶颈 ,所以必须降低大时间带宽积信号的采样频率。当雷达发射线性调频信号时 ,去斜率方法能有效降低接收机中频带宽 ,从而减小数据采集难度和数据量。本文将去斜率原理用于高分辨率合成孔径雷达 ,通过原理分析和仿真实验证明了该方法的正确性和有效性 ,并给出了成像步骤和实验结果     

高分辨率机载SAR多子带合成误差补偿方法

合成孔径雷达(SAR)能够实现高分辨率成像,在遥感领域发挥着不可替代的作用,在军事和民用方面都有着广泛的应用。高分辨率SAR需要宽带收发系统,为了缓解大带宽对信号接收和采集设备的压力,对发射的宽带信号采用子带分割方法,在信号处理中通过对子带回波进行合成获得高分辨率图像。针对在子带合成时子带内和子带间误差会严重影响最终的图像质量,提出了一种基于实测数据的子带合成误差补偿方法。利用定标数据补偿子带内误差,利用回波数据补偿子带间误差,最终实现了多子带误差补偿,并利用机载SAR实测数据验证了方法的正确性和有效性。     

频带合成机载SAR的运动补偿

频带合成技术能够有效改善SAR距离向分辨率,在条带模式下,为了获得与距离向相比拟的方位向分辨率,高精度的运动补偿必不可少,该文研究了频带合成系统两步补偿方案中的关键问题。首先,在利用IMU/GPS组合导航数据进行运动补偿时,目标的作用距离以及载机的理想航线往往是未知的,该文结合地面角反射器的导航信息,计算出目标的实际作用距离,并且给出一种确定载机理想航线的新方法,提高了运动补偿的精度。然后,利用一种改进的相位梯度自聚焦(PGA)算法补偿剩余的时变相位误差。实际数据证明,经过上述补偿后获得了优于0.25 m的方位向分辨率。     

基于运动补偿的机载大斜视SAR成像算法

根据机载大斜视SAR信号的特点,研究了具有很强工程实用性的两维可分离大斜视SAR成像算法,分析了因速度不稳对大斜视SAR成像的影响,并给出了运动补偿算法.实测数据成像结果证明了该算法适合大斜视成像.     

实测数据的机载斜视SAR成像算法

距离-多普勒(R-D)算法是SAR成像中较为普遍的一种成像方法,被广泛应用在各个方面的SAR成像工作中。由于成像处理中常采用分段处理、分段校正的方法,雷达斜视时会在距离徙动的校正中造成各段交界处的跳跃现象,对成像带来不便。文中结合机载SAR斜视的实测数据,讨论了在原有的R-D算法基础上的一种改进方案,即在时域校正线性距离走动并频域校正距离弯曲,有效地避免了这种跳跃现象,使成像效果得到明显改善。