基于单特显点调频连续波阵列SAR系统幅相误差校正方法研究

调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)阵列合成孔径雷达系统(SAR)将FMCW体制与阵列SAR技术相结合,在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。但是,实际调频连续波阵列SAR系统中不可避免地存在调频率非线性误差和多通道幅相误差问题,如不校正会造成雷达图像质量降级。该文建立考虑上述误差的信号模型,并针对该模型提出一种基于单特显点回波数据的误差校正方案和成像处理流程,最后通过仿真和实际数据处理验证了所提方法的有效性。     

基于迭代自适应的字典校正空时自适应处理算法

本文针对稀疏恢复空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)由于字典设置不合适引起的离网效应,提出了一种基于迭代自适应(Iterative Adaptive Approach, IAA)的字典校正STAP算法。首先在IAA的每次迭代中,找到原始空时导向字典中每个量化空间频率最大功率对应的原子,围绕选定的原子,将其附近的多普勒频率均匀离散成一个集合,然后通过最大化联合似然函数在局域中搜索最优原子,并将选定的原子替换为最优原子,最后通过IAA的全局迭代,选择与杂波脊匹配的原子形成新的空时导向字典。实验证明,该方法可以有效地减轻离网效应引起的杂波脊扩展,杂波抑制性能优于现有的空时导向字典均匀离散化的IAA-STAP方法。      

基于定标器相位梯度提取的圆迹SAR轨迹重建方法

圆迹合成孔径雷达(CSAR)高分辨率成像,对惯导系统的精度和稳定性提出了更高的要求,运动补偿技术是关键技术之一。该文首先分析了轨迹测量误差引起的相位误差,然后针对相位误差的空变性给出一种基于定标器相位梯度提取的圆迹SAR轨迹重建方法。该方法从SAR回波数据中提取定标器沿方位向的相位梯度,结合多个定标器的相位梯度,利用三边测量法重建高精度圆迹SAR轨迹,用于获取高质量的CSAR图像。该方法解决了轨迹测量误差引起的图像散焦问题,可实现整个场景的有效聚焦。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

一种两维稀疏的3D-SAR成像方法

下视阵列3D-SAR避免了多次飞行带来的去相关问题并且能够很好解决侧视SAR成像存在的阴影、叠掩等问题。但是常规下视阵列3D-SAR跨航向阵元数目较多,增加了系统的成本和复杂度;而且雷达数据需要在三个维度进行采样,回波数据量大。针对以上问题,本文提出了一种跨航向和航迹向两维稀疏的3D-SAR成像算法。在跨航向进行阵列天线随机布局,减少了阵列天线的阵元数目,在航迹向随机稀疏采样,减少了航迹向采样点数。本文采用正交匹配追踪方法对两个维度数据进行稀疏重构。最后,通过点目标仿真实验验证了成像算法的有效性。      

基于球面孔径合成成像的RCS测试方法研究

该文提出了一种基于球面孔径合成成像的雷达散射截面积（Radar Cross Section,RCS）测试方法,建立了基于去相干函数的回波信号模型,推导了基于球面孔径合成成像的RCS反演方法。首先,通过球面孔径合成三维成像方式获取被测目标的全方位-俯仰散射信息;其次,利用改进去相干函数的三维波数域积分成像处理方法获得目标的三维单视复图像,通过图像空域滤波抑制干扰目标信息;最后,通过波数域变换反演目标的RCS。该文引入去相干函数有效抑制了角度去相干和频域去相干效应对成像和RCS反演的影响,表征了目标方位-俯仰向RCS的幅度特性和相位特性,理论推导、仿真实验与数值分析均验证了该文方法的正确性和有效性。      

星载斜视滑动聚束SAR子孔径成像处理算法研究

斜视滑动聚束大幅提升了星载SAR单航过多角度观测能力和观测灵活性,但随着斜视角和扫描角度增加,斜视附加带宽和非线性变化的瞬时多普勒中心给多普勒解混叠带来困难。针对上述问题,本文提出了一种基于子孔径处理的星载斜视滑动聚束成像算法。该算法首先改进了传统子孔径划分方法,通过两维频谱拼接和多普勒滤波,解决了子孔径数据仍存在的多普勒混叠,然后利用基于四阶斜距模型的CS算法完成聚焦成像。最后,通过计算机仿真验证了方法的有效性。      

基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像方法

弧形阵列合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种新型的针对广域观测的阵列成像雷达,其具有观测范围广,分辨率高等特点。由于其回波信号方位向等角度间隔采样,目标精确的二维频 谱难以有效推导,并且已有的线性阵列成像算法不再适用。针对上述问题,本文提出了一种基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像处理方法,该方法首先对斜距模型进行高阶近似,然后推导了雷达回波信号的二维频谱,之后在二维频域补偿距离徙动及距离方位的耦合,最终得到聚焦图像。点阵目标的仿真结果验证了该成像方法的有效性。      

基于隐函数导数法的双基弧形阵列SAR二维频谱及成像算法

双基弧形阵列合成孔径雷达（Arc array Bistatic synthetic aperture radar,AA-BiSAR）是一种新型全方位观测阵列成像雷达系统,其成像范围大、数据收集速率快且不易被侦测。然而,在弧形阵列SAR模式中,双基弧形阵列SAR天线特殊的圆弧型结构,回波信号的二维频谱难以用传统的驻定相位原理进行解析。针对以上问题,本文引入隐函数的思想,将驻定相位点视为多普勒频率的一个隐函数,在对隐函数方程进行求导后运用代数运算求解出该驻相点,从而可以直接利用驻定相位原理来推导出双基弧形阵列SAR的二维频谱,并基于此频谱研究了一种适用于双基弧形阵列SAR的高分辨率成像处理方法,最后点目标的仿真结果验证了结论的正确性与该成像方法的有效性。      

圆迹SAR极坐标格式算法研究

 该文提出一种新的用于圆迹合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar, CSAR)成像的极坐标格式算法。在CSAR模式下,点目标的波数域3维频谱为3维曲面。根据这一特点,算法采用逐高度平面成像的方法最终获得3维图像,即通过参考函数相乘,将频谱投影到2维平面,既避免了高度向的插值,又保证了算法的精确性。并且该算法通过两步相位补偿操作校正了越距离单元徙动的高次项,扩大了有效成像范围,避免了场景边缘目标的散焦。最后,点目标仿真验证了该算法的有效性。     

基于地基雷达图像的无监督变化检测

地基雷达是近20几年逐渐发展成熟的微波遥感成像技术，目前已广泛应用于滑坡、崩塌等地质灾害的监测中。地基雷达通过干涉测量原理可以监测到目标区域发生的微小形变，然而受人为因素、地质因素、气象因素等影响，导致雷达图像失相干严重，给长期定量化监测带来较大的难度。因此，迫切需要在定量监测的基础上，进一步开展变化检测方面的应用，为长期全面了解监测区域的动态变化提供有效信息。针对上述问题，该文提出了一种基于改进的模糊C均值聚类(FCM)算法对地基雷达图像进行无监督变化检测，该方法首次利用相干系数图和均值对数比值图进行非下采样轮廓波变换(NSCT)和局部能量法得到合成差异图，然后利用主成分分析(PCA)提取合成差异图中每个像素的特征向量，根据地基雷达图像特点对FCM进行改进，通过改进的FCM对每个像素的特征向量进行聚类得到最终的变化检测结果。利用地基雷达LSA对中国西南某省出现的堰塞体的治理过程进行监测，获取监测区域的地基雷达图像，监测过程中受降水等影响监测体出现滑坡，使用该文方法对其进行变化检测，结果表明该文方法更容易进行聚类分割，变化检测结果在保留变化区域的同时噪声点明显减少。