基于地球同步轨道合成孔径雷达的双基地探测系统: 概念及潜力

低空小目标容易被地物杂波和噪声淹没,影响雷达的探测性能,对国土防空具有较大威胁。星载双基地雷达因其覆盖范围广、相参积累时间长、不受地形遮挡影响等优点,在低空小目标探测方面具有独特优势。本文提出了一种基于地球同步轨道合成孔径雷达（GEO SAR）的双基地雷达探测系统;在GEO SAR卫星照射、地面（或飞艇）接收的系统配置下,研究了接收机作用距离与双基地角和接收天线面积的关系;并就长时间相参积累、多路径干扰抑制、时间同步与相位同步以及波束扫描与波束管理等关键技术进行了讨论,给出了初步的解决方案。      

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.     

双基地雷达Radon-Fourier变换弱目标积累检测

增加信号相参积累时间能够提高弱目标检测能力。双基地雷达长时间相参积累的关键是解决非线性相位回波的目标运动补偿问题。在波束影响可忽略的情况下,该文提出了双基地雷达距离-速度域Radon-Fourier变换（RFT）处理方法。该方法通过频域联合搜索双基地距离和速度参数空间,完成距离走动校正与脉冲积累。理论分析和仿真实验证明了其有效性。      

基于相位近似的双基地SAR波数域成像算法

双基地SAR系统的目标回波信号斜距历程与单基地SAR存在本质差异,因而单基地成像算法无法直接应用于双基地系统。为此该文提出对双基地SAR点目标脉冲响应函数二维频谱的相位项做一阶近似,由此推导出双基地SAR波数域成像算法。通过对点目标与面目标的成像仿真得到的成像结果及其质量评估指标表明:该算法可以在大基线长度、大斜视角的情况下实现高分辨成像。     

双基地合成孔径雷达的扩展ETF成像算法

本文详细研究了双基地合成孔径雷达的等效单基地成像模型,在此基础上提出了一种适用于双基地SAR的扩展ETF(Exact Transfer Function)成像算法.在原有单基地ETF算法的基础上,新算法采用由双基地成像几何关系所确定出的新的方位聚焦相位函数,算法的计算流程及效率和单基地SAR的ETF成像算法相同,优点是不需要任何的插值计算,论文同时讨论了算法的适用条件.最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

空间目标双基地ISAR成像的速度补偿研究

以空间目标双基地ISAR成像为背景,研究了空间目标双基地速度估计与速度补偿问题。首先推导了高速空间目标宽带LFM信号双基地回波表达式,针对中频直接采样匹配滤波非相参双基地ISAR,研究了高速运动对二维成像的影响,通过目标双基地速度估计,构造补偿相位项,实现高速目标双基地回波速度补偿。在分析双基地测速误差对速度补偿及二维成像影响的基础上,提出了窄带测距粗测速度解模糊与窄带回波时频分析精测速度相结合的空间目标双基地径向速度估计方法。仿真表明了分析的正确性。     

多载波基带信号相参时差估计算法与分析

时差估计精度与信号在频域上的分布情况以及信号能量和噪声有关。多载波信号的频率信息和能量在频域上分布区间大,通过多载波信号的相参积累,可以有效利用信号在整个区间内的频域信息和能量来提高时差参数的估计精度,克服单载波信号带宽窄能量低导致的时差估计精度不高的问题.本文针对多载波基带信号的时差估计问题,在单载波基带信号互相关函数分析的基础上,推导了多载波基带信号互相关函数,并分析了其相位关系,通过相位补偿实现了多载波基带信号互相关函数的相参积累,并理论分析了多载波信号时差参数估计性能与信号各参数的关系。蒙特卡洛仿真表明,提出的多载波基带信号相参时差估计算法性能明显优于单载波信号的估计性能,性能改善情况与理论分析一致。      

基于改进BP算法的机载双基地SAR成像

首先建立了机栽双基地SAR的几何模型、距离历程和回波模型。接着简要总结了双基地SAR成像的算法思路。通过理论推导改进了单基地BP成像算法使其适合于双基地情况，并探讨了改进的快速BP算法。最后用点目标和面目标仿真验证了双基地下BP算法的有效性和适用性，并与RD算法进行了性能的比较。     

星载双基地FMCW-SAR高分辨时域成像算法

双基地合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)收发天线分置,结构灵活、功能拓展性强;调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)SAR成本低,广泛应用于空/地基SAR平台.将双基地构型与FMCW体制结合,应用于卫星平台,即构成星载双基地F...     

双基地雷达的主要性能分析与试验方法研究

双基地雷达的主要性能指标均与收/发两站的布站方式及目标所处的空间位置有关,这与单基地雷达有很大的差异,不能直接采用单基地雷达的试验方法来检验双基地雷达的主要性能指标。为解决双基地雷达的试验与性能评估问题,重点围绕双基地雷达的探测范围、测量精度、分辨力等主要性能进行了理论分析与计算,据此提出了合理可行的双基地雷达主要性能试验方法,有关研究成果已经在一个实用双基地雷达中得到了成功的应用。     

收发分置合成孔径雷达的时间同步分析

同步是收发分置合成孔径雷达(SAR)成像的关键。本文建立了考虑时间同步误差的数学模型,进行了相位误差分析,并对点目标的距离压缩和方位压缩特性在不同的时间同步误差下作了仿真。通过仿真,验证了理论分析的正确性,从而为收发分置SAR系统设计中提出正确的时间同步要求提供了理论依据．     

环境一号C 卫星合成孔径雷达相干性分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种相干成像雷达,相干性是保证SAR 成像的关键。对相干系统而言,诸多因素会破坏其相干性。该文以环境一号C 卫星SAR 分系统方案和指标为基础,主要分析了频率源稳定度和脉间定时抖动对系统相干性的影响。环境一号C 卫星SAR 采用短期稳定度为101.010 / 5 ms 的晶振,经过直接倍频与分频提供系统所需的基准频率信号,由短期稳定度引入的方位向随机相位误差对积分旁瓣的影响可忽略。环境一号C 卫星SAR 定时脉冲前沿抖动优于2 ns (rms),合成孔径时间内的随机相位误差对方位脉冲压缩旁瓣略有影响。该文通过公式推导和仿真分析证明了HJ-1-C 卫星SAR 系统相干性设计满足合成孔径雷达成像要求。      

米波双基地雷达长时间相参积累算法

四代机目标具有隐身、高速、高机动等特点,传统雷达对其检测失效。针对这一问题,本文结合米波雷达和双基地雷达的优势,研究了米波双基地雷达的四代机目标检测特性。首先给出了米波双基地雷达目标回波信号模型,并对距离徙动和多普勒徙动特性进行了分析;在此基础上,提出了基于Keystone变换的米波双基地雷达长时间相参积累算法。该算法在距离频域-方位时域利用Keystone变换补偿距离徙动,并利用FFT实现长时间相参积累。最后,Monte Carlo仿真实验验证了所提算法的有效性。本文所提算法为四代机目标检测提供了新的技术途径。      

Motion measurement errors and autofocus in bistatic SAR.

This paper discusses the effect of motion measurement errors (MMEs) on measured bistatic synthetic aperture radar (SAR) phase history data that has been motion compensated to the scene origin. We characterize the effect of low-frequency MMEs on bistatic SAR images, and, based on this characterization, we derive limits on the allowable MMEs to be used as system specifications. Finally, we demonstrate that proper orientation of a bistatic SAR image during the image formation process allows application of monostatic SAR autofocus algorithms in postprocessing to mitigate image defocus.     

双站SAR海面回波相干时间研究

由于海面的随机运动特性使得海面回波相干时间与陆地目标有很大的差异,回波的相干时间对SAR系统参数和指标设计有很大的影响.该文研究了双站SAR的海面回波相干时间,通过分析波浪随机运动造成的回波相位延迟,给出了波浪随机运动对双站SAR成像的影响.得出了双站SAR海面回波相干时间与波浪谱的关系,给出了双站SAR方位向分辨率与相关时间的关系,并通过仿真分析了相干时间与若干重要参数的关系.     

任意构型双基地SAR二维频谱精度定量评估研究

双基地SAR频域成像算法,是目前SAR成像领域的研究热点。由于双基地SAR的距离历史具有双根号形式,利用驻定相位原理无法得到解析的二维频谱表达式,这给双基地SAR频域成像算法的研究带来了一定困难。本文通过引入点目标冲激响应,利用主瓣宽度、峰值旁瓣比和积分旁瓣比三个指标对扩展LBF、级数反演、二维驻定相位原理得到的点目标冲激响应进行了量化评估。同时,以星机双基地SAR成像为例,仿真不同频谱模型的二维聚焦效果,进一步验证了不同频谱模型的精度。      

基于GPS照射源的天地双基地雷达探测系统

研究了GPS卫星作为照射源,接收机在地面的天地收发分置的双基地雷达探测系统.该系统通过测量目标双基地距离和与目标双基地多普勒频率来实现对目标的探测.通过对回波信号进行多普勒补偿之后再进行相干积累和非相干积累,获得较大的处理增益,从而实现对微弱目标信号的检测.