基于曲面投影的毫米波InSAR数据成像方法

与其它波段相比,毫米波系统具有体积小、重量轻、分辨率高等优点,成为近几年InSAR技术的研究热点。但因其波长短,毫米波InSAR对平台运动轨迹测量精度要求更高,非理想运动情况下传统成像方法数据处理及干涉相位提取困难,另外传统方法基于平面投影成像,在地形陡变时干涉相位缠绕和目标几何畸变较严重。为了解决传统方法在毫米波InSAR成像的以上不足,该文提出了一种基于曲面投影的毫米波InSAR成像方法,将不同通道回波数据投影到相同地形高程曲面上进行成像及干涉相位提取,并推导了曲面下地形高程与干涉相位的关系。仿真和实测数据结果验证了该文方法的有效性,结果显示该方法在平台非理想运动下较传统算法获得更好的InSAR成像和干涉相位质量,且减小了地形高程起伏引起的几何畸变及干涉相位缠绕,更有利于毫米波InSAR图像地形特征描述及高程提取。      

短脉冲非相参雷达的逆合成孔径成像及其稀疏恢复成像技术

短脉冲非相参雷达(NCSP)的辐射源输出微波脉冲持续时间短,针对于高速运动目标而言,其脉冲持续时间内的目标运动可忽略不计,对回波信号不需进行专门的脉冲内运动补偿。为了利用短脉冲非相参雷达信号进行逆合成孔径雷达成像,该文应用补偿相参处理的方法,去除辐射信号包络时间不确定性和初始相位的不确定性影响,在常规方法进行包络对齐和初相补偿后可利用距离-多普勒(RD)方法进行逆合成孔径雷达成像,仿真验证了补偿后信号成像的可行性。然而,短脉冲非相参雷达的载频随机抖动的因素会导致距离-多普勒成像结果在多普勒维度产生随机调制的旁瓣,影响成像的质量。利用稀疏恢复技术,在成像空间中对目标的散射中心进行稀疏重构,利用正交匹配追踪(OMP)算法和稀疏贝叶斯学习(SBL)算法进行成像,从而实现了抑制非相参因素引起的成像旁瓣,改进了成像质量,通过仿真验证了方法可行性。     

毫米波雷达机场跑道异物分层检测算法

强杂波背景下的弱小静止目标检测是毫米波机场跑道异物(FOD)检测雷达面临的核心问题。该文提出一种基于功率谱特征和支持向量域描述(SVDD)一类分类器的FOD分层检测算法。该算法首先利用杂波图恒虚警率(CFAR)检测器对复杂背景杂波进行杂波对消处理,针对对消后虚警过多的问题,对对消后的数据提取功率谱特征,将其转换到特征域,最后利用SVDD一类分类器在特征域实现对FOD和虚警的分类。基于实测数据的试验结果表明所提方法可以获得较好的检测性能。     

合成孔径雷达成像处理的并行实现方法

本文提出了一种实现合成孔径雷达（SAR）成像处理的并行距离／多普勒算法，该算法能有效地提高SAR的成像处理速度，是实现SAR实时成像处理的有效途径，该算法尤其适合于超级并行机（MPP）及工作站和微机构成的群机系统进行并行计算。实验结果表明该并行算法能有效地减少SAR成像处理的运算时间。最后给出了原始数据的成像结果。     

微波光子雷达逆合成孔径成像

微波光子逆合成孔径成像雷达,发挥光子大带宽、低传输损耗、抗电磁干扰等优势,可以提升成像分辨率,并有助于构建分布式阵列雷达,实现精确的三维成像。本文介绍了中国科学院空天信息创新研究院在微波光子雷达逆合成孔径成像方面的成果。首先,搭建了微波光子雷达,基于光子倍频技术产生宽带雷达信号,基于光子去斜处理进行回波信号接收,系统工作在Ku波段,带宽600MHz,实现了对暗室内合作目标和外场非合作目标的二维ISAR成像。在此基础上,结合光射频传输技术和波分复用技术,搭建一发多收的微波光子光纤分布式阵列雷达,在实验室内实现了对3个角反射器的精确三维成像。上述试验结果验证了微波光子技术应用于雷达成像领域的可行性和提升系统关键性能的潜力。     

机载合成孔径雷达对运动目标的检测与成像

机载合成孔径雷达对地面运动目标的检测与成像已成为现代雷达技术发展的一个重点。首先介绍了运动目标成像的特点,接着就这一技术的发展过程和研究现状进行了全面的综述,最后指出这一领域今后的发展方向。     

圆周SAR子孔径频域成像处理方法研究

圆周合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,CSAR)因具有超高分辨率、三维成像能力、全方位信息获取等优势已经成为雷达领域的研究热点.在实际应用中,场景中目标通常仅在较小观测角度内具有近似恒定的散射特性.为此本文提出了一种基于子孔径划分的CSAR频域成像处理方法,该方法相比于时域成像处理具有更高的处理效率.文中给出了CSAR回波的频谱表达形式并深入分析了其特性;提出了CSAR子孔径频域成像处理的基本流程,理论上详细论证了文中所提算法的可行性.最后仿真试验证实了文中所提信号模型及成像处理流程的正确性.     

微型合成孔径雷达成像信号处理技术

微型合成孔径雷达(MiniSAR)有效突破了时间与空间的限制,具备轻量化、低功耗、高灵活度等优势,能够满足感兴趣区域(ROI)的高分辨成像需求。然而,MiniSAR成像信号处理依然面临若干技术难题,例如复杂航迹条件下对地面目标的高分辨成像,非合作动目标的重聚焦,数据处理的效率与实时性等。据此,该文提出了一系列成像信号处理技术及其对应的现场可编辑门阵列(FPGA)硬件设计架构,从而实现了MiniSAR高分辨率成像与实时性处理。最后,基于多组聚束/条带式MiniSAR试验结果,验证了该文方法的有效性和可靠性。      

星载简缩极化SAR船舶目标检测技术研究

作为一种新兴的星载极化SAR系统,星载简缩极化（Compact Polarimetric）SAR能同时获取目标较丰富的极化信息和实现大幅宽观测,在海洋观测领域具有先天的优势。该文针对星载简缩极化SAR海上船舶目标检测应用,首先简要介绍了星载简缩极化SAR系统基本模式及发展,其次综述了典型的星载简缩极化SAR信息处理方法,在此基础上,重点分析比较了目前常用的星载简缩极化SAR船舶目标检测方法的特点,然后给出了作者研究小组在星载简缩极化SAR船舶目标检测方面的部分研究结果,最后分析展望了进一步研究方向。      

一种基于回波相关的无源合成孔径雷达成像方法

利用机会照射源的无源雷达因为可以解决频带拥挤和具有良好的电子对抗性能,是雷达领域的一个研究热点。鉴于大多数机会照射源发射窄带或超窄带的连续波信号,该文研究采用窄带连续波信号的无源合成孔径雷达(SAR)成像。通过不同接收机回波之间进行相关,建立成像的数据模型,并给出一种滤波反投影(FBP)成像算法,详细分析了影响该成像方法分辨率的因素。通过仿真实验,验证了基于回波相关和FBP的无源SAR成像方法。该方法无需发射机位置信息,适用于任意载机飞行轨迹。     

多方位角多基线星载SAR三维成像方法研究

传统星载合成孔径雷达(Sythetic Aperture Radar, SAR)采用多基线的方式可获取目标区域的3维图像,解决了SAR 2维图像中的叠掩问题,但仍存在因遮挡导致的信息获取不足的问题。为此,该文首次提出了多方位角多基线星载SAR 3维成像方法,其不仅解决了叠掩问题,还通过融合不同方位角下获取的3维点云减少了遮挡区域,提升了星载SAR信息获取能力。文中首先建立多方位角多基线星载SAR空间观测模型,并通过推导论证斜视多基线观测和正侧视多基线观测具有相同的数学信号模型,为直接将正侧视时的3维成像方法应用于斜视时的3维处理提供理论支撑;在此基础上,给出多方位角多基线星载SAR 3维成像方法及处理流程,其包括SAR斜视3维处理和多方位角3维点云融合两个步骤;最后,通过方位角45°下的点阵目标实验验证SAR斜视3维处理方法的有效性,并利用方位角45°和–45°下的直升机目标仿真验证多方位角3维点云融合方法的有效性。      

基于频率步进信号的旋转式合成孔径雷达成像方法

针对频率步进信号实现旋转式合成孔径雷达成像的难题,该文提出了脉冲间距离走动校正的旋转式合成孔径雷达成像方法。首先,推导了频率步进雷达旋转SAR 几何模型,然后提出了频率步进雷达脉冲间距离走动及其频域校正方法,接着采用-k 算法实现了场景的高分辨成像,最后对方位分辨性能进行了详细分析。计算机仿真结果验证了该方法的有效性以及高分辨性能。      

叶簇穿透合成孔径雷达增强成像方法

叶簇穿透合成孔径雷达(FOPEN SAR)为了探测树林中隐藏目标,通常工作在低信杂比(SCR)的环境中,目标检测难度极大。该文提出一种基于目标散射方位变化特性的增强成像方法,在保证高空间分辨率的同时,增强隐蔽目标图像SCR。对于感兴趣的车辆类目标,目标主侧面与地面形成二面角。当电磁波沿二面角法线方向入射时,回波能量最强。该方法能够获得该方位角对应的高分辨率图像,从而增强目标SCR,提高检测性能。实测机载FOPEN SAR数据验证了该方法的有效性。      

用于合成孔径雷达实时成像的高性能虚拟单节点设计

SAR成像应用对成像速率的要求越来越高,目前单片DSP很难满足要求。如何充分利用多片DSP并行工作仍然是一个难点,针对这一现状,本文为合成孔径雷达成像应用提出了基于TMS320C6678的虚拟单节点设计,能够充分利用多片DSP提供的存储能力以及吞吐能力和处理能力。本文介绍了TMS320C6678芯片的性能,然后提出了基于TMS320C6678 DSP的虚拟单节点系统设计。分析了一种不需要转置就可以进行二维访问的矩阵存储技术,经测试二维访问均达到较高速率。介绍了用于TMS320C6678的一种多核同步技术。在由4片TMS320C6678组成的虚拟单节点上实现了RD算法,测试结果验证了虚拟单节点的优良性能。      

一种改进的快速分解后向投影 SAR 成像算法

与传统后向投影(Back-Projection, BP)算法相比,快速分解 BP(Fast Factorized BP, FFBP)算法可以大幅度提高 SAR 成像的处理效率,具有较强的工程价值.该文在现有 FFBP 算法的基础上,提出了改进 FFBP 算法,进一步简化处理流程并提高运算效率.改进 FFBP 算法的主要特点:(1)成像平面选取在- sinr q坐标系,代替现有 FFBP 算法的-r q坐标系,从而直接避免了对投影视角的反正弦计算;(2)采用2维多项式拟合的方法对投影斜距和视角进行计算,代替现有 FFBP 算法的逐点计算或1维多项式拟合,从而大大减小了运算量.最后,利用 X波段的 SAR 回波仿真数据对该文提出的改进 FFBP 算法进行验证.     

合成孔径雷达图像舰船目标检测与分析

舰船检测是合成孔径雷达图像海洋应用的一个重要部分。本文设计了舰船检测步骤，给出了SAR图像舰船形状分析的方法，对于舰船目标进行自动检测并计算出舰船参数，通过实验验证目标的检测与分析是有效的。     

Terahertz Bistatic Synthetic Aperture Radar for 1-D Near-Field High-Resolution Imaging

Considering the difficult transceiver-isolation problem of the monostatic synthetic aperture radar (SAR) in the terahertz (THz) band, this paper proposes a compact THz bistatic SAR (BiSAR) geometry. The system allows the separately distributed transmitter and receivers. At the receiving end, there are a direct-wave receiver and an echo receiver, both operating at the heterodyne and in-phase mode. The echo receiver runs along a linear rail to fulfill the scene scanning, while the direct-wave one is fixed as a reference. Furthermore, assuming that the receivers are synchronized, both the problem of synchronization between the separated transmitter and receivers and the problem of timing at the signal acquisition would be solved by utilizing the high coherence between the echo and the direct wave. Based on such a system, the application of THz BiSAR for one-dimensional imaging is taken into consideration. Then, a high-resolution imaging algorithm is proposed benefitting from the total least squares estimating signal parameters via rotational invariance techniques (TLS-ESPRIT) and the spatial smoothing process (SSP). The imaging performance is then demonstrated by both simulations and the experiments in the 0.183 THz.     

前视多通道合成孔径雷达解模糊成像方法

传统合成孔径雷达方位向分辨率仅由合成孔径提供,但在正前视区域多普勒分集有限,成像性能迅速下降且前视成像也存在固有的左右多普勒模糊问题。针对上述问题该文讨论前视多通道合成孔径雷达系统模型,提出一种理想直线航迹下空域零点约束自适应波束形成的成像方法,有效综合阵列实孔径和合成孔径提高正前视区域的成像质量,利用有限阵列空域自由度实现左右多普勒解模糊。首先对回波数据大前斜成像处理,得到左右模糊的图像,然后进行波束形成,将各通道图像加权并且相干累加,实现左右多普勒解模糊以及方位分辨率增强。仿真实验表明空域零点约束自适应波束形成的成像方法可对前视场景进行高分辨成像。     

一种面向水面纹理的毫米波LFMCW雷达成像算法

利用毫米波线性调频连续波(LFMCW)雷达探测水面时,静止目标的回波以及噪声通常会淹没水面本身的回波信号,导致采用传统成像算法得到的结果中难以看到水面波浪纹理。针对这一问题,该文提出一种面向水面纹理的毫米波LFMCW雷达成像算法,该算法在距离向上采用Dechirp技术进行距离压缩,在方位向上进行分块处理。方位向分块处理过程中,首先根据静止目标与运动目标回波多普勒频率不同的特性,在频域去除静止目标回波的干扰;然后基于水面电磁散射特性,采用最大似然估计方法估计方位向频谱参数,计算水面回波能量。采用该算法对实测数据进行处理,结果显示该算法能够获得水面纹理信息,成像结果优于传统成像算法。     

逆合成孔径雷达成像包络对齐性能评估方法研究

包络对齐的性能直接影响逆合成孔径雷达(ISAR)成像的质量。针对目前包络对齐性能难以客观定量评估的问题,提出一个包络对齐性能定量评估模型。根据目前常用的几种包络对齐算法,以其代价函数作为相应的客观评估参数,并分析其对于包络漂移、包络突跳及信噪比的敏感度。综合各评估参数的敏感度,以此作为在评估模型中所占权值的依据,建立定量评估模型,可避免单一评估参数引起的片面性。实测数据证明了该模型的有效性。