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。     

单相位中心多波束合成孔径雷达的方位模糊分析

星载合成孔径雷达设计中的一个基本限制是测绘带宽和方位分辨率之间的矛盾,采用单相位中心多波束技术可在一定程度上缓解这一矛盾,从而成为实现高分辨率宽测绘带星载合成孔径雷达系统的一种技术途径。该文在简要介绍单相位中心多波束技术原理的基础上,分析了单相位中心多波束合成孔径雷达方位模糊的来源,提出了单相位中心多波束合成孔径雷达的方位模糊计算公式,并给出了单相位中心多波束合成孔径雷达方位模糊的仿真计算实例。该文分析结果对单相位中心多波束合成孔径雷达的系统设计具有一定的参考价值。     

方位数字波束形成SAR系统的性能分析

讨论了数字波束形成(DBF,digital beamforming)技术在星载合成孔径雷达(SAR,synthetic aperture radar)系统中的应用.详细讨论了天线尺寸,方位分辨率,脉冲重复频率等系统参数,分析了数字波束形成SAR系统的性能,并与常规SAR系统的这些参数做了比较.分析表明,在SAR系统接收端应用数字波束形成技术可以在实现高方位分辨率的同时展宽测绘带.     

PRF可变的星载方位向多相位中心多波束SAR

方位向多相位中心多波束(DPCA)SAR可以解决测绘带宽和分辨率之间的矛盾,但严格限制了对脉冲重复频率(PRF)的选择。该文分析了方位向信号的频谱,给出了当PRF偏离理想值时均匀采样方位谱的重构方法,提出了PRF可变的DPCA模式。计算机仿真验证了新模式的正确性。     

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。     

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.     

星载多站方位多通道高分辨宽测绘带SAR成像

结合数字波束形成技术,星载方位多通道合成孔径雷达(SAR)系统可以克服最小天线面积限制,实现高分辨宽测绘带(High Resolution and Wide Swath, HRWS)SAR成像。结合多站SAR系统即可实现高分辨干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR, InSAR)地形测绘。该文通过分析星载多站模式下各接收通道接收回波的信号模型,推导得到了其相对于参考接收通道接收回波的通用相位补偿公式,该公式同时补偿了由沿航向和垂直航向基线引起的相位误差,然后对基于最优Capon法的多相位中心解模糊成像的保相性进行了分析证明,由此得到了解模糊后每个方位时刻回波所对应的卫星轨道信息,为后续干涉处理及目标定位等奠定基础,最后利用地球椭球模型仿真的星载双通道多普勒模糊回波数据验证了该文方法的有效性。     

一种子空间投影的高分辨宽测绘带SAR成像通道均衡方法

结合数字波束形成技术,多通道SAR可以有效克服天线最小面积的限制,从而实现高分辨率宽测绘带的合成孔径成像。然而通道之间的幅相误差以及基线误差等因素严重影响数字波束形成解模糊操作。该文提出了一种针对高分辨宽测绘带(HRWS)的多通道SAR通道间误差校正方法。该方法考虑了通道误差的多普勒空变性,利用信号子空间和噪声空间的正交性实现对包括基线误差,阵元误差等综合通道间幅相误差的快速优化估计。实测数据验证了方法的有效性。     

星载SAR方位模糊研究

本文根据方位模糊产生机理详细分析了方位向成像处理参数、波长、方位方向图副瓣对方位模糊的影响.通过分析可知:方位分辨率相同时,低频段SAR系统模糊问题更严重,但可通过提高重频、压低方向图副瓣电平等方法可改善方位模糊,最后仿真验证了上述结论并给出改善方位模糊的设计考虑.     

双基星载HRWS鄄SAR系统方位向信号重构的最小二乘算法

双基星载高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统(HRWS-SAR)的方位向信号普遍为非均匀采样,重构其均匀采样信号或多普勒频谱是成像处理的关键步骤。文中将方位照射时间内时变的发射接收距离比近似为常数,利用双基系统与单基系统方位向通道间传递函数的等效关系,建立了一般双基构型星载HRWS-SAR 系统的方位向信号模型,构建了方位向信号重构的最小二乘算法,利用传递函数矩阵的Vandermonde矩阵表示有效降低算法复杂度,并给出了重构性能指标信噪比缩放因子及方位模糊比的计算公式。文中对几种典型双基构型的星载HRWS鄄SAR 系统进行方位向信号重构仿真,结果表明最小二乘算法能较高性能的重构出方位向信号的多普勒频谱。     

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...     

双基星载HRWS-SAR系统俯仰向DBF处理技术

双基星载高分辨率宽测绘带SAR系统(HRWS-SAR)利用数字波束形成技术(DBF)将俯仰向多通道的回波信号进行快时间域的相干合成,DBF处理性能必然受到双基构型的影响。该文针对一般双基构型的星载HRWS- SAR系统,推导了点目标接收方向角与收发距离和之间的线性近似表达式,建立了俯仰向通道的回波信号模型,进而构建了一种时变加权与FIR滤波相结合的DBF处理方法,并给出了系统实现框图。该文对几种典型双基构型的星载HRWS-SAR系统DBF处理进行了仿真,结果表明合理的双基构型能有效提升星载HRWS-SAR系统的DBF处理性能。     

一种多通道SAR高分辨率宽测绘带成像算法

合成孔径雷达采用多个天线可以实现高分辨率、宽测绘(HRWS)带成像,增强信噪比,改善动目标检测时的模糊抑制性能。以HRWS成像为目的,该文提出了一种将接、收阵元的双通道数据映射成单通道数据的算法。该算法在二维频域可以根据平台速度变化,进行相位校正。并且在方位向只需一次傅里叶变换,因而具有较高的运算效率。性能分析和仿真结果表明了算法的有效性。     

星载多通道高分辨率宽测绘带SAR系统运动目标检测方法

该文针对星载多通道高分辨率宽测绘带合成孔径雷达系统,提出一种新的运动目标检测方法。该方法首先利用波束形成方法进行杂波抑制,然后对运动目标的斜距历程进行拟合得到运动目标的运动方向。接着对杂波抑制后的数据进行聚焦处理,得到模糊的运动目标图像,并利用恒虚警检测技术检测得到所有的模糊运动目标。最后根据模糊图像的空间关系和估计出的运动方向检测出真实目标。星载仿真数据验证了该方法的有效性。     

基于Relax算法的星载高分宽幅成像方法研究

现代星载合成孔径雷达(SAR)系统要求同时具备高分辨率和宽测绘带的能力,而传统单通道星载SAR系统在分辨率和测绘带两个重要指标之间存在固有矛盾,因此方位向多通道的方法被提出并用于解决上述问题。该文在分析方位向多通道回波模型的基础上,结合Relax算法的特点,提出了一种基于Relax算法的星载SAR高分宽幅(HRWS)成像方法,并给出了新方法的详细迭代流程。通过点目标回波仿真,并与传统的方位向多通道HRWS重建方法进行对比,验证了新方法的可靠性和有效性。

     

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。     

A High Resolution Wide Swath SAR method based on intra-pulse null steering and MIMO

High Resolution Wide Swath （HRWS） Synthetic Aperture Radar （SAR） often suffers from low Signal-to-Noise Ratio （SNR） due to small transmitting antenna, especially in phased array antenna systems. Digital Beam Forming （DBF） based on Single Input and Multiple Output （SIMO） achieves receiving array gain at the cost of increasing data rate. This letter proposes a new HRWS SAR method, which employs intra-pulse null steering to get receiving gain in elevation and decrease the data rate, and Multiple Input and Multiple Output （MIMO） using Space-Time Block Coding （STBC） in azimuth to get transmitting gain and receiving array gain simultaneously. The feasibility is verified by deduction and simulations.     

基于方位向相位编码技术的方位向多通道SAR距离模糊抑制方法

距离模糊一直是影响合成孔径雷达(SAR)成像质量的重要因素之一。方位向相位编码(APC)技术是一种有效抑制距离模糊的方法,但是由于APC技术高度依赖于高过采样率,对于多通道SAR系统,APC技术的距离模糊抑制效果很有限。该文提出一种新的基于APC技术的多通道系统距离模糊抑制方法。该方法首先通过APC技术将部分距离模糊信号产生方位平移,通过额外增加接收通道数提供的额外信号自由度,能够在方位向上通过合适的数字波束形成(DBF)技术同时滤去距离模糊和重建方位向信号,因此距离模糊信号可以被很好地抑制。该文最后给出仿真结果,证明该方法的有效性。     

基于方位空变斜距模型的大斜视机动平台波数域SAR成像算法

由于加速度的存在,非线性轨迹的大斜视机动平台的SAR成像是一个亟待研究的问题。传统的斜距模型一般没有考虑加速度带来的点目标方位空变,在加速度存在的情况下难以获得良好的聚焦效果。为了解决加速度带来的影响,该文提出一种带加速度的非线性轨迹的方位空变模型,在此基础上提出一种大斜视波数域成像算法,通过空变滤波函数去除加速度带来的方位调频率变化和多普勒中心空变。 最后通过误差分析证明了所提方位空变模型的有效性,并通过仿真对比实验结果证明了所提成像算法的有效性。     

基于多普勒谱优化的HRWS SAR系统通道相位偏差估计算法

方位多通道SAR系统通过抑制多普勒模糊,能够实现高分辨率和宽测绘带(HRWS)对地观测。针对通道间幅相偏差会导致成像结果中出现目标模糊分量的问题,该文提出一种通道相位偏差估计算法。该算法利用通道间相位偏差会造成多通道重构方位谱在主瓣内展宽的特性,通过优化多谱勒谱能够实现通道相位偏差的有效估计。该算法在通道相位偏差估计前不需要进行多普勒中心估计,减小了由多普勒中心估计不准引入的误差,并且在低信噪比的情况下仍然具有良好的估计性能。基于仿真数据和实测数据的实验验证了该文算法的有效性。