基于接收滤波器设计的MIMO-SAR波形耦合抑制

针对同频正交编码信号发射波形的多输入多输出合成孔径雷达(Multiple-input and Multiple-output Synthesis Aperture Radar,MIMO-SAR)因波形互耦产生的互相关噪声降低成像质量问题,提出了基于辅助变量设计接收滤波器的方法,通过失配处理压低距离副瓣电平,有效抑制波形间耦合带来的影响;并定义了副瓣电平抑制因子、综合积分旁瓣比改善因子等指标定量分析了算法性能.数值仿真实验表明:该方法能有效抑制正交波形间的互相关噪声,最大副瓣电平抑制在10dB左右,综合积分旁瓣比改善可达2.5dB.

机载同时同频MIMO-SAR系统研究概述

针对传统合成孔径雷达(SAR)体制带来的模式单一、核心指标已接近极限等瓶颈问题,近年来提出了一种新体制多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)。该雷达系统通过更多的收发阵元获得更为丰富的系统自由度,并以此突破传统SAR体制限制,实现高分辨率宽测绘带跨越发展和多模式协同。该文深度剖析了MIMO-SAR概念内涵与技术特点,概括了国内外研究现状与技术发展趋势,总结归纳了国际首部同时同频MIMO-SAR研制经验与飞行试验结果,并展望分析了MIMO SAR应用前景,以期为我国未来SAR技术奠定基础。

基于变迹滤波的MIMO-SAR图像分辨率增强技术

针对多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)在近场目标散射特征诊断成像中,非正交旁瓣难以通过常规方法进行有效抑制的问题,分析了MIMO-SAR图像非正交旁瓣的产生机理,提出了基于空间变迹滤波(SVA)和三变迹处理相结合的旁瓣抑制方法。仿真和实验结果表明,本文方法不仅能很好地抑制距离向旁瓣,而且对于方位向非正交旁瓣也具有较好的抑制效果,提高了MIMO-SAR图像的二维分辨率和动态范围。

面阵MIMO-SAR大测绘带成像

提出一种基于面阵MIMO-SAR(Multiple Input Multiple Output Synthetic Aperture Radar)模型结合脉内扫描技术、二维空域联合处理以及频带合成技术实现高信噪比、二维高分辨大测绘带成像方法.文中首先提出了面阵SAR脉内扫描多发多收模型;分析了面阵MIMO-SAR模型下脉内扫描技术对系统信噪比性能的改善.针对脉内扫描引起的距离模糊以及低PRF(Pulse Repetition Frequency)导致的多普勒模糊,提出了二维空域联合处理方法;同时利用多发多收模型获得多个空间自由度进行频带合成实现高距离分辨.该面阵MIMO-SAR模型实现了高信噪比、二维高分辨大测绘带成像,打破了传统高分辨与大测绘带以及高信噪比与大测绘带的矛盾.仿真实验验证了本文方法的有效性.

双通道MIMO-SAR运动目标成像

基于双通道多输入多输出合成孔径雷达(multiple-input multiple-output synthetic aperture radar,MIMO-SAR)新体制,提出一种置换相位中心天线(displaced phase center antenna,DPCA)离散调频傅里叶变换(discrete chirp-Fourier transform,DCFT)实现运动目标的检测、定位和成像的方法。提出利用DCFT方法估计运动目标径向速度,考虑到线性调频信号通过DCFT处理后的单峰值特性,给出一种估计目标运动沿航向速度的快速搜索方法。由于同一多普勒中心频率在不同载频下的脉压位置不同,因而可以利用位置的比值来确定模糊次数,从而实现了运动目标的正确定位。在解模糊过程中,给出了载频设计分析。通过将传统双通道DPCA的一发多收体制扩展到双通道MIMO体制,不仅能够实现低信噪比情况下动目标检测,还可以完成动目标速度测量、定位和成像。

多子带并发的MIMO-SAR高分辨大测绘带成像

提出多子带并发的多发多收(MIMO)SAR成像方法,在扩大测绘带宽度的同时实现高分辨成像。首先采用低的脉冲重复频率保证大测绘带距离不模糊,然后利用每一个子带对应的多颗接收卫星的空间信息对该子带回波信号进行空域滤波解多普勒模糊,再对解过模糊的各子带信号进行频带合成实现距离高分辨。该方法可以有效利用多颗卫星的空间自由度。仿真实验验证了该方法的有效性。

MIMO-SAR中虚拟孔径相位校正与子带合成方法研究

该文对单发射多接收(SIMO)和多发射多接收(MIMO)系统进行了研究,对多个孔径天线依次发射,多个孔径同时接收和多个孔径天线同时发射接收等工作方式进行了理论推导,通过采用虚拟孔径相位校正的方法,实现单发多收信号叠加成像。对多个频率同时发射方式,通过采用子带合成和虚拟孔径相位校正的方法,实现多个接收信号的叠加。并对虚拟孔径相位校正的方法进行了点目标仿真。为SAR新体制应用提供了潜在的处理方法。

基于遗传算法的MIMO-SAR面阵优化

传统的线阵MIMO-SAR必须经历一个合成孔径时间,才能获得高精度的雷达三维图像。这就势必降低了成像的实时性,而面阵MIMO-SAR很好地解决了这一问题。研究了MIMO-SAR雷达在发射接收天线孔径长度、最小阵元间距和阵元数目固定等约束条件下的平面阵列天线优化问题。MIMO-SAR采用稀布平面天线,基于天线相位中心近似原理建立了阵列优化模型,提出了一种交叉率和变异率可调的遗传算法进行阵元位置优化。该优化方法有效防止了遗传算法的早熟,解决了MIMO-SAR面阵天线低旁瓣电平和窄主瓣宽度双重设计问题。仿真结果表明了该优化模型的合理性及优化方法的有效性和优越性。

基于回波数据压缩的MIMO-SAR成像方法

针对多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)高分辨成像的回波数据量过大问题,提出了一种基于数据压缩的MIMO-SAR成像方法。通过对MIMO-SAR回波数据的分析,补偿了由于MIMO雷达收发分置导致的相位误差;其次利用距离徙动算法(RMA)对回波数据进行预处理并分析了其稀疏性;然后针对预处理后的回波数据进行压缩传输,在接收端利用压缩感知重构算法获得回波数据在距离多普勒域的稀疏表示并进行成像处理。仿真结果表明,所提方法可以在大幅压缩MIMOSAR回波数据的基础上实现准确成像。

基于运动误差补偿的无人机载MIMO-SAR成像

无人机载MIMO-SAR利用多通道空间并行采样的优势可实现高分辨成像,但不可避免的存在运动误差的问题,文中针对具有运动误差的无人机载MIMO-SAR成像进行研究,提出了基于运动误差补偿的MIMO-SAR成像方法。主要通过对回波信号误差模型的分析,将运动误差分解为依赖于距离和不依赖于距离的两部分,然后利用两步运动补偿技术对MIMO-SAR回波数据的运动误差项进行校正,从而有效消除运动误差实现准确成像。最后的仿真实验验证了所提方法的有效性。

MIMO-SAR雷达高炉料线成像算法研究

为了对工业生产高炉料线进行高精度监测,将MIMO阵列与SAR成像系统相结合,在小型微波暗室搭建了MIMO-SAR成像系统,对高炉料线缩比模型进行近场MIMO-SAR成像,且方位向、高程向、距离向误差均在±0.011 m以内,证明了提出的多通道相位中心补偿算法可以有效校正MIMO-SAR收发分置阵列运用波数域成像算法时的相位误差。

多维波形编码信号大测绘带成像

提出一种基于MIMO-SAR(Multiple-Input Multiple-Output Synthetic Aperture Radar)体制的多维波形编码大测绘带成像的方法.首先介绍了多维波形编码信号.在信号发射过程中,利用俯仰阵列进行波束形成,控制波束方向使其在不同子脉冲时间内照射不同子测绘带,通过适当的参数设计可以将远近不同场景回波时间限定在一小段时间范围内.由于各子测绘带回波信号混叠导致了距离模糊,利用俯仰方向阵列天线进行数字波束形成解距离模糊.该方法实现的大测绘带是连续的,克服了传统方法中利用俯仰波束实现宽测绘带存在盲区的缺陷.同时该方法具有灵活的功率分配能力和多距离分辨能力.克服了传统大测绘带成像中回波能量偏低的缺点,同时也突破了传统成像过程中单一分辨率的不足.

多发多收SAR波形设计与高分辨成像技术综述

多发多收合成孔径雷达(multi-input multi-output synthetic aperture radar,MIMO-SAR)作为一种新雷达体制,通过多天线的收发可以获得比实际收发天线数目多的等效观测通道,相比传统SAR体制的约束,MIMO-SAR在实现高分辨率宽测绘带遥感、慢速运动目标检测、三维成像等方面具有很大优势。该文对近年来MIMO-SAR波形设计与高分辨成像技术的国内外研究现状进行了综述,重点总结了正交波形设计、方位向无模糊成像和提高距离向分辨率3个关键技术,最后指出了MIMO-SAR波形设计与成像技术在未来发展中需重点解决和关注的若干问题。

基于图像质量评估的MIMO-SAR等效相位中心误差界

受等效相位中心误差的影响,新体制的多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)方位成像结果存在"假峰"而导致成像质量下降。该文提出基于虚假旁瓣比、积分旁瓣比及峰值能量损失等图像质量指标联合评价"假峰"对SAR成像质量的影响,进而确定MIMO-SAR等效相位中心误差界,为系统设计和信号处理提供了依据。结果表明:当等效相位中心误差超过0.2rad时,一般需要对其进行补偿以满足常规指标要求;星载系统较机载系统更适合等效相位中心处理,通常可忽略等效相位中心误差的补偿环节。