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。     

基于频域分割的机载冰川雷达宽波束运动补偿算法

对于方位向宽波束的机载高分辨率冰川厚度探测雷达进行运动补偿在实际应用中具有重要意义。该文提出了一种对宽波束正下视机载冰川厚度探测雷达系统进行运动补偿的方法。使用频域分割方法把宽波束运动误差转换为窄波束误差,在对各块数据完成窄波束补偿后相干叠加得到运动补偿后的数据。该算法直接在时域对误差进行补偿,不受误差形式的限制。文中对机载冰川雷达运动误差的空变性进行了详细分析,给出了补偿算法的原理和处理流程。针对本实验室研制的VHF波段的冰川雷达系统,分别对低频和高频运动误差进行了点目标仿真,验证了该方法的有效性。     

一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法

精确的运动补偿是高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)成像的关键.运动补偿就是对原始数据进行相位校正和斜距位置校正,使雷达回波数据如同是载机在匀速直线运动状态下获得的,这是各种成像算法的基础.随着宽波束机载SAR应用的发展,运动误差在方位向的空变性对SAR成像的影响日趋显著.文中讨论了运动误差方位向的空变性及频率特性,提出了一种宽波束机载SAR运动误差补偿算法,并给出了仿真结果和真实SAR数据处理结果.     

一种新的机载宽波束SAR前向运动补偿算法

工作于低频段的机载宽波束SAR为了获取高分辨图像,对前向运动误差补偿精度的要求很高。前向运动补偿通常采用方位向重采样或实时PRF调整,前者的计算量较大,而后者又需要额外的硬件设备。文中提出一种新的适用于机载宽波束SAR的前向运动补偿算法,利用信号的时频对应关系,在子孔径距离多普勒域中构造相位补偿因子以消除前向运动误差的影响。算法计算量较小,适合于机载宽波束SAR实时处理。仿真和实测数据处理结果验证了算法的有效性。     

考虑运动补偿的机载SAR定位误差传递模型及航迹标定方法

机载合成孔径雷达(SAR)定位误差不仅受载机位置/速度测量误差、系统时间误差等的影响,还与运动补偿残余误差有关。然而现有机载SAR定位模型很少考虑运动补偿误差的影响。该文针对实际中普遍存在的含运动误差和载机航迹测量误差的情况,结合运动补偿和频域成像算法,推导了机载SAR图像定位误差传递模型,阐明了运动补偿残余误差影响下航迹测量误差对定位偏差的影响方式,并基于该模型给出了载机航迹测量误差的标定方法。仿真实验验证了该定位误差传递模型的正确性,相比于不考虑运动补偿残余误差的定位模型,得到了更高精度的航迹测量误差标定结果,证明了该方法的优越性。      

机载高分辨滑动聚束SAR成像处理方法

针对机载滑动聚束合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像问题,在提出采用参考信号进行系统通道误差校正和高分辨滑动聚束成像运动补偿方法的基础上,结合基带方位向变标(BAS)算法,给出一种机载高分辨率滑动聚束SAR成像方法。首先,在频域推导了基于参考信号对回波信号进行幅度校正和相位补偿的方法;然后基于斜视成像几何模型,推导了机载滑动聚束SAR平台运动参数与多普勒参数之间的关系,给出从多普勒估计参数中估计运动参数和补偿运动误差的方法。采用该成像处理方法,某型星载SAR机载试飞试验成功实现了滑动聚束模式高分辨率成像,验证了方法的有效性。      

基于DSP和FPGA的相控阵机载SAR运动补偿系统的实现

机载SAR采用相控阵天线是一个重要发展方向,而运动补偿对机载SAR系统至关重要.根据相控阵原理,提出了采用相位扫描控制波束指向的机载SAR运动补偿算法,并采用ADI公司的TigerSHARC系列第二代超高性能DSP芯片ADSP-TS201S和FPGA实现了该算法,在某机载雷达上进行了测试,获得了较好的实验结果.     

一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法

准确的运动补偿是高分辨率机载SAR成像的关键。为了获得高质量的斜视SAR图像,该文详细研究了用改进的波数域算法处理带有运动误差的斜视SAR数据,提出了一种改进的斜视SAR运动补偿波数域算法,并用该算法进行了点目标仿真和对原始数据成像,结果表明,该算法对处理带有运动误差的斜视SAR数据有很好的效果。     

一种用于宽带机载SAR的空变相位误差补偿算法

该文提出了一种用于机载合成孔径雷达(SAR)的方位向空变相位误差补偿算法。传统的机载SAR运动补偿技术只补偿方位向相位误差的空不变分量,而常常忽略空变分量。对于高分辨率宽带SAR,传统的运动补偿算法由于没有补偿空变相位误差,不能满足分辨率要求。该文提出的子孔径算法通过在距离-多普勒域将SAR数据分为若干子孔径,每个子孔径数据进行单独的相位误差补偿,从而实现了空变相位误差的补偿。在传统的运动补偿处理中嵌入该算法可以大大提高SAR图像方位向分辨率。     

机载SAR的运动误差的二维空变性及其补偿

精确的运动补偿是高分辨率机载SAR成像的关键,尤其对于机载小平台和大扰动情况下的成像具有重要意义。为了获得高质量的SAR图像,该文结合波数域算法,考虑运动误差的二维空变性,提出了具体的运动补偿算法,并基于实测数据得到了成像结果。结果显示,该文提出的算法对运动误差有较好的补偿效果。     

Motion compensation for wide beam SAR based on frequency division

Aperture-dependent motion compensation is important for wide beam Synthetic Aperture Radar （SAR） data processing. This paper studies a wide beam motion compensation algorithm based on frequency division. It takes blocks along azimuth dimension in frequency domain and applies angle-variant motion compensation in time domain. With this frequency division based motion compensation approach, the effects of aperture-dependent residual phase errors are corrected precisely. The rationale and procedure of this algorithm are introduced in detail. Point targets and images of a P-band airborne SAR with motion errors are simulated to validate this algorithm. Compared with the wide beam motion compensation algorithms based on time division, the proposed algorithm has better performance, especially in terms of high-frequency motion errors.     

Sub-aperture algorithm for motion compensation improvement inwide-beam SAR data processing

The effects of strong motion errors in wide-beam azimuth synthetic aperture radar (SAR) processing are analysed and discussed, using simulated data, as well as data collected by the airborne experimental SAR system of the Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) (E-SAR). A new sub-aperture approach for residual motion error compensation in wide-beam azimuth processing is proposed     

结合MWD算法的低频UWB SAR运动补偿

 波数域(WD)算法具有精确的去耦合能力,适用于大波束角低频超宽带合成孔径雷达(UWB SAR).但传统WD算法不易和运动补偿相结合,限制了该算法的应用.尤其是在无传感器数据可利用的情况下,要获得高质量机载低频UWB SAR实测图像十分困难.本文提出了一种改进WD(MWD)算法,MWD算法通过采用修正Stolt映射,实现了基于回波数据的运动参数估计和精确运动补偿.此外,文中还根据MWD算法特点,对传统运动补偿方法进行改进,提高了MWD算法对实测低频UWB SAR数据的聚焦性能.仿真实验和实测数据成像实验验证了所提方法的有效性.     

一种小型机载低频UWBSAR的三级运动补偿方法

 本文建立了小型机载UWB SAR运动误差模型,分析了低频UWB SAR与高频窄带SAR间的运动误差不同点,找出了传统运动补偿方法失效的原因.为此,本文提出一种三级运动补偿方法.该方法的具体措施为:第一级,采用基于低精度传感器的运动补偿,消除回波包络误差和部分相位误差,提高回波数据距离弯曲校正精度;第二级,采用基于多普勒调频率估计的补偿方法,消除回波中的二次相位误差;第三级,基于图像域数据,采用自聚焦算法消除高阶相位误差,最终获得聚焦UWB SAR图像.实测数据成像结果证明了该运动补偿方法的有效性.     

结合运动补偿的波数域算法

波数域算法(简称-k算法)可以很好地解决距离向和方位向的耦合问题,从而有能力处理宽波束SAR数据。由于传统的-k算法无法跟运动补偿方法结合起来,导致图像效果往往比较差。该文对传统-k算法进行了一些改进,通过反卷积的办法将距离徙动校正和方位压缩处理分开进行,并将子孔径和自聚焦办法运用到-k算法中去,从而使-k算法更具有实用性。最后用改进的-k算法对P波段宽波束SAR的实测数据进行处理,图像质量明显提高。     

结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理

低频机载UWB SAR实现高分辨成像需要大积累角和长孔径,实时成像面临大数据量和大运算量的挑战;此外,较长的孔径时间内载机运动比较复杂,增加了实时运动补偿的难度。本文讨论了机载UWB SAR实时成像的子孔径NCS算法,分析了其降低数据量和提高成像精度的改进措施;然后讨论了基于运动测量数据的实时运动补偿方案,利用实时PRI调整补偿前向运动误差,并在实时成像流程中嵌入视线运动误差补偿环节。在上述分析的基础上,提出了结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理流程。最后,给出了实际飞行实验中机载UWB SAR的实时处理结果,证明本文所提流程可以满足机载UWB SAR处理实时性以及处理精度的要求。      

圆周扫描地基SAR频域三维成像算法

圆周扫描地基SAR(GBCSAR)是一种具备三维成像能力的地基SAR系统,其运动轨迹特殊,给三维成像带来难度。后向投影(BP)算法适用于该系统成像,但其计算量巨大,难以实现实时成像。应用于机载圆迹SAR成像的频域算法由于机载圆迹SAR与GBCSAR系统在成像模型和信号模型上都存在差异,因此无法应用于GBCSAR。因此,本文提出了一种针对GBCSAR的频域三维成像算法。本文在GBCSAR系统模型的基础上,推导信号由斜距平面转换到成像平面的解析表达,在频域进行匹配滤波,实现信号的聚焦。之后对本算法的适用条件进行讨论。最终经过仿真实验,本文提出的算法得以验证,并对本文算法与BP算法的成像质量和成像效率进行对比,证明本文提出的频域成像算法可以实现高效成像。