星载双基地SAR空间几何关系和信号模型

为了研究星载双基地SAR系统成像的相关问题,必须先建立其回波信号模型。根据星载双基地SAR雷达与目标的空间几何关系,确定了其多普勒参数表达形式,在此基础上建立了星载双基地SAR回波信号数学模型。通过仿真计算分析了信号模型中距离模型的误差,结果表明,误差对成像的影响完全在可接受的范围以内。将建立的信号模型应用于成像处理,成像结果正确,证明了回波信号模型的实用性。     

基于条带模式GEOSAR-TOPS模式UAVSAR的双基成像算法

针对基于地球同步轨道条带模式合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)发射无人机循序渐进对地扫描模式SAR接收组成的星机双基结构(GEO-bistatic radar with GEOSAR and UAVSAR, GEO-UAV BiSAR),提出了该工作模式下的成像算法。首先,基于泰勒展开原理推导了双基斜距,考虑到该双基斜距的空变特性,应用级数反演方法推导了具有距离空变性的点目标二维频谱。其次,考虑在小脉冲重复频率条件下由于天线转动引起的方位频谱混叠问题,提出了基于GEO-UAV BiSAR的成像算法。该成像算法引入dechirp技术解决方位混叠问题,随后通过距离压缩、距离徙动校正、方位压缩和dechirp技术得到清晰的成像结果。最后,仿真实验验证了该成像方法的有效性。     

弹载双基前视SAR建模及运动/同步误差分析

弹载双基前视合成孔径雷达（missile-borne bistatic forward-looking synthetic aperture radar, MBFL-SAR）是一种将双基前视SAR成像体制应用于弹载平台的新型SAR成像模式,可实现弹载雷达末端俯冲阶段全程二维成像、自主寻的精确制导。结合MBFL SAR的运动特点,建立了高动态条件下的回波距离模型,并就多普勒频率和多普勒调频率等参数与常规低速双基平台模式进行了对比分析。在此基础上建立了高动态条件下存在运动误差情形的斜距历程、多普勒频率及多普勒调频率误差模型和同步误差模型,并基于误差对MBFL-SAR成像的影响给出了运动参量的约束条件和同步误差的精度要求。仿真结果验证了误差模型的正确性。     

双基地星载SAR系统设计中的重要参数选择

测绘带宽度、脉冲重复频率的大小和双基地基线的长度是双基地合成孔径雷达系统设计和成像仿真的重要基础和基本依据,从信号处理的系统性观点出发,对这三个参数进行了详细的研究,将单基地合成孔径雷达的有关结论推广到双基地系统;基于双基地合成孔径雷达方程和卡西尼曲线的特性,分析了双基地基线的选取对测绘带面积受损程度的影响,以及对发挥抗电子干扰性能的影响。     

基于俯仰向多接收孔径的双站SAR宽测绘带成像

为了实现星载双站SAR宽测绘带成像,提出了利用俯仰向多个接收波束、将数字波束形成技术与星载双站SAR成像算法相结合的成像方法。并以双站SAR平飞斜视几何布局为例,分析了实现双站宽测绘带成像的具体方法和步骤。理论分析以及计算机仿真验证了该方法的正确性。     

频率源噪声对双基SAR成像的影响及评估

在双基合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)中两个独立的频率源相位噪声直接叠加在一起,严重影响系统的成像质量。根据频率源相位噪声的二阶统计特性,定量分析了频率源相位噪声对双基SAR图像偏移、聚焦精度以及积分旁瓣比等参数的影响,导出了不同波段下频率源相位噪声对双基合成孔径雷达成像系统相干积累时间的限制。研究结果进一步完善了双基SAR成像理论体系,为系统的设计提供了理论依据。     

一种改进的双基地SAR数值计算传递函数成像算法

针对收发平台等速度平行飞行双基地SAR条带工作模式,提出了一种改进的双基地SAR数值计算传递函数成像算法.算法通过数值计算得到双基地二雏传递函数,通过场景坐标系向方位-斜距平面的映射校正了原算法中存在的沿距离变化的方位位置畸变,进而采用常规单基地SAR成像处理流程实现对双基地SAR回波数据的成像处理,最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.由于距离徙动校正不需要插值计算,因此计算效率较高,适合进行高速并行成像处理.     

基于广义最优成像空间的双基地SAR成像算法

传统的基于最优成像空间的双基地合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像算法是一种性能卓越的SAR成像算法,其具有散射点在成像空间定位准确,算法复杂度低以及聚焦性能高等优点。然而,随着观测场景的扩大,该算法会出现散射点在成像空间定位不准确以及聚焦性能下降的缺点。为了克服这些缺点,在SAR成像领域首次提出了距离历史向量匹配比的概念,基于该概念,又进一步提出了一种新的基于广义最优成像空间的双基地SAR成像算法。所提出的算法不再受限于观测场景的大小,可以对大观测场景(宽测绘带)进行高质量的成像。实验结果表明,所提出的算法是有效的和可行的。     

基于双向同步技术的机载双站SAR同步研究

提出了一种结合双向时间传递和双向相位传递的同步方法。通过FFT谱分析法得到精确的相位差,采样不需要整周期采样,分析得到时间、相位差值,使其对成像进行补偿可使系统时间、相位达到同步。给出了基于该方法的系统同步框图,对时间、相位同步进行了精度分析和误差仿真实验,为时间、相位同步的工程实现提供了参考。     

机载双基地SAR的扩展SIM算法

提出了适用于平移不变模式斜视双基地SAR的扩展SIM(squint imaging mode)算法.首先利用方位多普勒频率去斜,解决了斜视双基地SAR的能量模糊问题,然后推导得到方位去斜后信号的二维频谱数学表达式,并在此基础上构造了新的匹配滤波函数.最后通过计算机仿真验证了扩展SIM方法的有效性,对成像质量的改进效果进行了分析.     

基于微增量二维谱的OMEGA-K双基SAR成像算法

结合OMEGA-K算法和微增量双基二维谱算法实现双基合成孔径雷达成像。使用微增量算法获取斜距历程低阶泰勒展开驻相点,通过求解此驻相点与斜距历程高阶泰勒展开驻相点之间的微增量,来获取高阶展开驻相点的近似解,并以此为基础得到二维谱。应用角度不变假设,通过对此二维谱的数学分析和适当处理,使之可以应用于OMEGA-K算法中,实现双基聚焦成像,并对不变区域大小进行分析。仿真实验处理结果验证了所提算法的有效性和正确性。     

基于多普勒分辨的连续波合成孔径雷达成像方法

提出一种新的连续波(continuous waveform, CW)体制合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像方法。有别于脉冲波形SAR和调频连续波SAR通过发射宽带信号获得高距离分辨率,CW-SAR成像利用CW波形的高多普勒分辨率进行成像,通过将回波信号与尺度变换后的发射信号进行相关构造成像数据模型,该相关信号实际为场景散射系数在等多普勒线上的投影,基于该相关信号,采用滤波反投影图像重建算法进行场景反射率重建。该CW-SAR成像方法不仅适用于宽带和窄带CW发射波形,而且也适用于单/双基SAR和任意载机飞行轨迹。以双基情形为例,分析成像方法的性能,并进行仿真验证。     

基于严格解析谱的同轨双基SAR的CS成像算法

针对双基地合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)包络徙动的空变问题,提出一种同轨等速双基构形下基于几何关系公式方法推导出的严格解析双基频谱的线频调变标(chirp scaling, CS)成像算法,不同于波数域的成像算法,整个成像过程不需要进行插值运算,在频域聚焦实现快速成像。高精度的双基频谱使得其对基线的长短不再敏感,可以进行长基线情形下的数据处理。仿真实验验证了本文算法的有效性。     

弹载双基前视SAR俯冲段弹道设计方法

导弹在打击复杂背景目标时,现有单基平台末制导手段难以实现对目标的有效分离。作为一种解决方案,将双基前视合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）应用于俯冲攻击段,即弹载双基前视SAR（missile borne bistatic forward looking SAR, MBFL-SAR）,可实现弹载雷达末端俯冲段全程二维高分辨成像、自主寻的精确制导。而在该构型下作为发射机的照射弹轨迹直接制约双基成像分辨率以及制导精度。首先分析了MBFL-SAR俯冲攻击段的分辨率特性,然后提出了基于线性衰减轨迹模型的弹道设计方法,该模型可有效满足成像分辨率要求,且利于双基构型下制导控制。最后,通过仿真结果验 证了设计方案的合理性。     

机载双站合成孔径雷达模糊函数分析

针对机载双站合成孔径雷达的几何构型,推导了任意构型双站SAR模糊函数的表达式。根据该表达式,对单站、平行双站和任意构型双站SAR系统的模糊函数进行了仿真分析。仿真结果表明：单站SAR的模糊函数仅由发射信号的带宽和天线尺寸决定,双站SAR的模糊函数受到其几何构型、接收机、发射机各自速度的影响,而且还和目标点的位置有关。仿真结果验证了该函数的正确性,为双站SAR的构型设计提供了依据。     

基于SATC-CABP成像模型的天线姿态误差补偿方法

分裂孔径发射配置(SATC)天线体制可取得与传统单站SAR相当的方位分辨率,且更适用于前视探测的运动平台.步进频率信号对相位极为教感,平台的运动误差将导致天线阵的姿态发生变化,使得成像结果出现几何畸变.针对天线阵姿态误差对成像的影响,提出了一种基于分裂孔径发射配置下固定孔径后向投影(SATC-CABP)成像模型的补偿方法,通过传感器获取的姿态倾角修正成像模型中的参敷,可在成像过程中实现天线姿态误差补偿.仿真结果表明,所提出的A-法可得到聚焦良好的成像结果,且可很好地校正由天线阵姿态误差引起的目标成像位王畸变.     

基于脉内波束矢量解决DBF导致的SAR图像叠掩效应

随着对测绘带宽的要求,越来越多的使用阵列天线的SAR系统在距离向接收时使用数字波束形成(digital beam forming,DBF)技术,通过详细研究普通的DBF技术在对延伸距离较长、且测绘带内高度有明显变化的山坡地区,成像时由于天线增益损耗严重而导致叠掩效应加重的原理,并在普通DBF的基础上研究了一种基于脉内波束矢量(intra-pulse beam steering,IBS)技术的DBF方法,该方法在保持测绘带宽不变的情况下,对相同地区成像时可以有效降低天线增益损耗,并建立了其数学模型和进行了理论推导,最后通过计算机仿真比较了两种情况下天线增益损耗的差异和证明了脉内波束矢量(IBS)技术的有效性。     

低信杂噪比合成孔径雷达数据的预滤波处理

针对机载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)中由于波束指向不准、不完全孔径效应以及内部噪声增大等因素所造成目标回波信杂噪比(signal to clutter noise ratio, SCNR)下降现象,本文提出一种对子孔径回波进行迭代变加载去除杂波噪声方法。传统的方法在信杂噪比较低的情况下难以获得目标像,本文方法利用迭代变加载对距离压缩后的连续子孔径回波进行处理,使得在抑制杂波、去除噪声的同时,目标的信息得到了保护,进而改善了低信杂噪比下的自聚焦成像质量,通过实测数据验证该方法的有效性。     

基于等效单站的双基地SAR波数域成像算法

为了使传统波数域成像算法能够很好地适用于双基地合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR),首先建立了双基地SAR的等效单站模型。然后又进一步建立了基于该等效单站SAR的波数域二维频谱模型。通过分析发现,传统的波数域成像算法会造成波数域回波信息的损失,从而达不到理想的聚焦效果,所以为了充分利用全部波数域回波信息以提高聚焦能力,提出了一种全新的波数域成像数学模型。最后实验结果验证了新算法的有效性。     

频率源误差对地球同步轨道SAR成像性能影响分析

频率源相位误差作为合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统的一种时间去相干因素,对不同SAR系统的成像性能影响不同。对于低轨单基SAR系统,频率源相位误差通常可以忽略。而地球同步轨道(geosynchronous earth orbit, GEO)SAR系统具有更长的脉冲时延和合成孔径时间,此时频率源相位误差对成像性能的影响将不能被忽略。本文分析了频率源相位误差对GEO SAR系统成像性能的影响,并据此给出了GEO SAR系统对频率源相位特性的要求。