条带FMCW-SAR回波数据的二维频域模拟算法

FMCW-SAR因其体积小、重量轻、成本低和高分辨率等优点近年来发展迅速,在低成本的民事应用领域具有广阔的发展前景。传统脉冲SAR的系统冲击响应函数不同于FMCW-SAR,因而,脉冲SAR的快速回波模拟算法不能直接应用于FMCW-SAR。该文在分析了条带FMCW-SAR信号特性的基础上,提出了其原始回波数据的2维频域快速模拟算法。该算法利用FFT快速实现了回波数据时域模拟方法中的距离向和方位向积分运算。与时域模拟方法相比,其计算效率提高了O(N a N r/log 2(N a N r))个数量级。点目标回波数据的仿真实验验证了所提算法的合理性和有效性。

一种滑动聚束模式FMCW-SAR快速回波模拟算法

当调频连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)工作在滑动聚束模式下,在时域和频域中都不存在一个合适的方位向窗函数,能够同时符合场景中所有点目标的回波形式。因此场景回波模拟只能采用时域算法,导致模拟回波时运算量巨大。针对这一问题,该文提出一种新的距离多普勒域快速回波模拟算法。该算法在一定近似条件下,通过引入方位向线性调频信号,解决了场景回波信号方位向窗函数的构造问题,并在距离多普勒域生成回波信号的相位信息,在保持较高回波模拟精度的同时,极大地提高了运算速度,并且场景目标点数越多时运算速度提高的倍数越大。仿真结果验证了理论分析的正确性。

基于chirp-z变换的斜视FMCW-SAR非线性尺度变换算法

该文针对调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW-SAR)在斜视模式下聚焦精度降低的问题,提出一种非线性尺度变换chirp-z成像算法。该算法利用回波信号在多普勒域中距离向的非线性特性,通过引入一个非线性调频信号对回波信号进行基于chirp-z的非线性尺度变换,降低距离压缩和距离徙动校正的误差,提高雷达图像分辨率。采用该成像算法对点目标模拟回波的成像结果与原始chirp-z算法相比,距离向分辨率和图像对比度得到提高,方位向分辨率保持不变。

滑动聚束FMCW-SAR的子孔径波数域成像算法

该文分析了滑动聚束调频连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)的几何关系,建立了回波模型并推导了回波信号频谱。根据其信号特性,提出了一种子孔径波数域算法。该算法利用波数域匹配滤波和距离堆栈方法精确补偿了距离方位耦合相位,避免了插值操作,计算精度高,适用于斜视工作模式。通过子孔径相干合成实现了比条带模式更高的方位分辨率,同时利用子孔径图像的拼接得到了比聚束模式更宽的测绘区域。仿真结果及分析验证了所建信号模型的合理性和该算法的有效性。

斜视FMCW-SAR的四阶多项式插值波数域算法

FMCW-SAR因其体积小、重量轻、成本低和高分辨率等优点近年来发展迅速,在低成本的民事应用领域具有广阔的发展前景。FMCW-SAR频率变标算法及其改进算法对距离-方位耦合相位项作了三阶近似,忽略二次和三次项的距离空变性,只能适用于窄测绘宽度、侧视及小斜视角情况。对中大斜视工作,文中提出了采用四阶多项式插值的波数域算法,给出了斜视下的距离徙动因子,考虑了二次距离压缩项的空变性和四次耦合项。利用典型参数,通过不同斜视角下误差相位的分析和点目标成像的仿真实验验证了所提算法的合理性和有效性。

多普勒效应对FMCW-SAR系统成像性能的影响分析

该文结合机载连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)系统的成像原理,讨论了FMCW-SAR成像系统与脉冲SAR成像系统的不同,分析了载机运动所带来的多普勒效应对FMCW-SAR成像系统性能的影响,指出多普勒效应会带来距离向与方位向信号的二次耦合,进而会影响图像在距离向和方位向的聚焦。然后,根据FMCW-SAR的回波特性给出了一种在回波信号方位向多普勒域对误差进行补偿的方法,并结合RD算法给出了整个成像系统的流程。最后给出了补偿前后算法仿真和验证的结果,可以看出对多普勒效应进行补偿之后能够消除距离向与方位向信号二次耦合带来的误差,提高成像质量。

滑动聚束FMCW-SAR的子孔径成像算法

滑动聚束调频连续波SAR结合了滑动聚束模式和调频连续波SAR的优点,可以获得比条带模式更高的方位分辨率和比聚束模式更宽的方位测绘带区域。分析了其成像具有方位相干积累时间长和距离徙动严重的特点以及小负载平台上运动补偿对高分辨率成像的重要性。建立了其信号模型并推导了距离多普勒域频谱,据此给出了一种基于Chirp-Z变换校正距离徙动差的子孔径算法。不同于聚束模式子孔径处理,滑动聚束模式子孔径算法不仅需要子孔径间的相干叠加以实现全分辨率,而且要子孔径拼接以输出方位连续场景。仿真数据的处理结果验证了该算法的有效性和正确性。

FMCW-SAR体制下快速运动目标检测与成像方法

针对调频连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)体制下的快速运动目标检测与成像问题,该文提出一种双通道FMCW-SAR动目标检测和成像新方法。该方法考虑到调频连续波固有的特点,将多普勒频移补偿和偏置相位天线(DPCA)技术结合,进行杂波抑制,检测动目标。并针对快速运动目标的散焦和多普勒谱分裂等问题,采用Keystone变换、方位去斜等方法实现快速运动目标的重聚焦。最后,仿真实验验证了所提方法的有效性和可行性。

大斜视FMCW-SAR波数域成像算法研究

结合FMCW(调频连续波)技术,可有效降低SAR(合成孔径雷达)的质量、成本,同时保证合成孔径雷达成像的二维高分辨率优势。针对大斜视工作模式下的FMCW-SAR成像,推导了FMCW-SAR的信号模型和波数域解析表达,分析了FMCW-SAR信号的多普勒特性,提出一种FMCW-SAR波数域成像算法。算法首先对多普勒偏移相位进行补偿,然后通过插值实现距离徙动的校正,最后进行二维逆傅里叶变换得到高精度成像结果。该方法可以在大斜视条件下获得理想的聚集成像性能,仿真实验对此进行了验证。

聚束式FMCW-SAR的波数域成像算法研究

研究雷达波成像优化问题,聚束工作模式(Spotlight)是调频连续波(FMCW)SAR实现高分辨力成像的一种重要手段。为精确成像,波数域算法经常被用在脉冲SAR的聚束工作模式下。FMCW-SAR由于受扫频周期内平台连续运动的影响,方位向不能很好聚焦。为解决上述问题,通过研究聚束模式下平台连续运动对FMCW-SAR的影响,首次推导出在聚束模式下FMCW-SAR的波数域成像方法,通过仿真结果可以看出,改进算法可以使方位向回波信号能量完全集中,很好解决了连续波SAR所特有的平台在扫频周期内运动引起的距离走动问题,为优化成像提供了依据。

FMCW-SAR高分辨距离成像中混频模式分析与频谱补偿方法

调频连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优势,广泛应用于小型平台。分析了FMCW-SAR的"dechirp"处理过程中混频信号选择问题,采用发射信号延迟信号作为混频信号,一定程度上克服了目标回波时延对距离分辨率的影响。但是,在这种混频方式下,当场景宽度较大时,仍然存在带宽损失,影响了距离分辨率。提出通过构造统一的补偿函数对回波信号进行补偿的方法,保证了信号带宽的充分利用,使距离分辨率不受场景宽度的影响。最后仿真实验验证了混频信号选择问题分析的正确性及所用方法的有效性。

弹载斜视FMCW-SAR的改进距离堆栈算法

分析了弹载斜视FMCW-SAR的成像几何关系,建立了其点目标回波信号模型和推导了回波信号的二维波数域形式。大斜视情况下,二次以上的高次距离方位耦合项不能忽略,所以FMCW-SAR中常用的改进频率变标算法不再适用。提出的距离堆栈改进算法在聚焦深度范围内利用相同的斜距值进行距离堆栈操作,其计算效率提高了2D^2f_s/(1.57 cλ)倍。与改进的频率变标算法相比,不同斜视角仿真实验的结果验证所提算法的有效性和正确性。

基于向量法近似的圆弧SAR成像方法

Arc SAR是一种能够在短时间内可重复扫描360°的雷达成像技术,具有重访周期短,观测范围广等优点,在边坡检测、山体滑坡等场景中有着广泛的应用前景。在Arc SAR模式下雷达随着机械臂进行圆周运动来形成合成孔径,因其运动轨迹不是直线,所以不能直接运用传统直线导轨的成像方法,需为Arc SAR设计新的成像算法,然而现有的成像方法不能很好地平衡精度和复杂度。在距离多普勒算法中,由于采用泰勒展开来近似斜距,导致成像质量不佳,或是需采取分割策略进行成像。因此,提出了一种新的距离多普勒算法,利用目标与雷达的向量关系进行近似,求得了近似斜距表达式,继而得到了距离多普勒域的信号表达式。基于这一表达式,提出了相应的相位误差补偿方法,完成了图像聚焦。最后通过点目标仿真验证了该算法的有效性。

微小型无人机载FMCW SAR宽波束运动补偿算法

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)体制的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有较宽的方位向波束,运动误差在成像处理时会产生较为严重的方位空变性。对此,建立了具有三轴运动误差的信号模型;对宽波束情况下的距离和方位的耦合性以及由运动误差导致的方位空变性进行了分析;在视线向(line of sight,LOS)引入传统的频率分割算法来补偿方位空变误差,在航向将运动误差建模为包络误差与相位误差;提出了“逐方位块补偿法”来消除相位误差中的空变性。最后,通过仿真实验验证了所提算法的有效性。

一种斜视FMCW SAR的等效正侧视处理方法

本文分析了斜视调频连续波SAR中载机连续运动的影响——产生多普勒频移,以及其对图像聚焦的影响,建立了斜视调频连续波SAR信号模型,在分析了现有频率变标算法在斜视角较大情况下失效根源的基础上,提出了一种斜视数据等效正侧视处理方法,通过对斜视数据的预处理,将斜视数据按正侧视的方法来处理;针对预处理带来的方位聚焦深度的制约,采用方位非线性调频变标处理克服方位聚焦深度的限制.最后通过点目标仿真数据处理验证所提算法的有效性.

调频连续波SAR的研究进展

调频连续波合成孔径雷达(SAR)是一种新体制的高分辨率成像雷达,具有体积小,重量轻,耗电少,造价低,分辨率高等优点,非常适合小型化SAR的应用。文中建立了更易于实现的调频连续波SAR回波信号模型,给出了基本的成像处理流程;综述了国内外调频连续波SAR的最新进展,讨论了可能的应用背景,分析了进一步发展面临的主要技术问题。分析表明,调频连续波SAR具有广阔的应用前景。

调频连续波(FMCW)聚束式SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波表现形式,对基于调频连续波的聚束式SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而影响方位聚焦.对于方位频谱混叠的问题,采用方位预滤波处理,通过插值实现采样率的提高,由于预滤波可以实现方位的块压缩,实际中的方位向点数并没有明显增加,最后基于FS算法完成残余聚焦,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性.另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,分析了其对成像造成的影响,并给出了相应的补偿方法.

弹载调频连续波合成孔径雷达大斜视成像方法研究

弹载调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW SAR)在大斜视工作模式下,导弹的连续运动会在距离向产生多普勒频移,导致距离向频谱偏移及方位像散焦,高速运动及大斜视角还会引入一个二次相位误差,影响距离像的聚焦.通过推导分析弹载FMCW SAR大斜视回波信号的波数域表达式,提出一种弹载FMCW SAR大斜视成像方法,在二维波数域完成了多普勒频移校正、二次相位误差补偿和距离徙动校正,很好地改善了成像质量.仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性.

基于FMCW的大斜视SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波信号形式,该文对基于调频连续波的大斜视SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而导致目标的径向移动。同时,针对调频连续波SAR大斜视Dechirp数据,提出了时域走动校正、频域多普勒频移校正、距离弯曲校正的改进R-D算法,仿真数据处理结果验证了该文分析的正确性和所提算法的有效性。另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,该文也分析了其对成像造成的影响。

STAP技术在多通道FMCW SAR上的应用

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等优点。本文通过讨论FMCW SAR回波信号的特点,建立了多通道FMCW SAR运动目标的回波模型,并进一步分析了STAP在多通道FMCW SAR地面运动目标检测上的应用。最后,通过实验仿真验证了该方法的有效性和正确性。