弹载SAR子孔径大斜视成像方位空变校正新方法

斜视成像是弹载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的一种重要工作模式,从实际应用出发,弹载SAR为实现快视成像常采用子孔径处理.由于在大斜视模式下,距离方位严重耦合,常规算法成像处理的第1步是采用时域校正距离走动的方法来消除距离方位的耦合,这会带来方位相位随方位位置空变问题,造成方位无法统一处理,影响方位聚焦深度.文中详细分析了弹载SAR大前斜瞬时斜距模型,针对子孔径数据,提出一种基于高次相位滤波的方位空变校正新方法,实现方位统一聚焦处理.点目标仿真数据处理验证了文中所提方法的有效性和实用性.

基于时域去走动的SAR大斜视CS成像算法

该文针对大斜视SAR回波信号的大距离走动、小距离弯曲的特点,提出了一种将时域去走动和CS算法相结合的成像算法。首先在时域校正距离走动,然后在频域校正距离弯曲,最后通过几何校正完成目标成像。经过时域去走动处理后,距离向和方位向的耦合大大降低,不仅可适应大斜视角的成像要求,而且测绘带宽度也会增大。仿真结果表明,改进后的算法可满足大斜视角和较大测绘带宽度的成像要求。

机载大斜视SAR的快速简易成像方法

大斜视角下SAR信号特点表现为大的距离走动和小的距离弯曲,这使得采用时域距离走动校正和二维可分离成像方法成为可能.但方位场景较大时要考虑聚焦深度的限制,须采用复杂的算法.提出一种将成像和校正几何形变相结合的分段处理方法,段与段之间可以完全衔接,实现快速连续实时成像.仿真试验和实测数据成像均证明快速简易方法是可行的.

匀加速运动平台下的大斜视DBS成像方法

距离走动校正和二次相位误差补偿是匀加速运动平台下大斜视DBS成像的难点.因此,本文提出一种基于Radon变换校正距离走动、基于Radon模糊变换补偿二次相位误差的DBS成像算法,并推导了此校正和补偿算法的空域适应性条件.该算法原理简单、精度高,且无需雷达平台运动参数、视角等先验信息,可实现预定方位分辨率的DBS成像.仿真实验验证了算法的有效性.

一种改进方位向非线性CS大斜视角SAR成像算法

大斜视角SAR成像时存在严重的距离走动现象,慢时域的距离走动校正在解决这一问题同时导致了聚焦深度问题。分析了二维频域解耦合后残余相位误差以及时域走动校正后的多普勒调频率误差,提出一种改进的方位向非线性CS算法,校正了三次以上距离迁徙带来的相位误差,同时采用改进非线性CS扰动方程补偿了随方位偏移量线性变化的调频率误差。仿真结果表明,改进算法的大斜视角大场景成像性能优于传统的高分辨大斜视角成像算法。

大斜视SAR成像的一种新的二维可分离处理方法

大斜视角下SAR信号的特点表现为大的距离走动和小的距离弯曲,这使得采用横距域距离走动校正和二维可分离成像方法成为可能,但方位场景较大时要考虑方位向聚焦深度的限制。该文采用非线性调频变标的方法补偿方位向调频率随目标横距的变化,得到了良好的结果。

弹载SAR大斜视扩展CS成像算法

针对弹载合成孔径雷达大斜视工作模式下图像几何失真和成像匹配过程中的图像失配问题展开研究,通过分析巡航导弹攻击末段飞行特性,提出了一种采用距离向变标处理的扩展CS算法。该算法可以校正因大斜视带来的图像几何失真,能够用于末制导景象匹配。点目标和分布式目标仿真结果证明了算法的有效性,与传统的CS算法的对比证明了算法的优越性。

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NCS算子的大斜视SAR压缩感知成像方法

该文针对大斜视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像进行研究,提出了一种基于非线性频调变标(Non-linear Chirp Scaling,NCS)算子的大斜视SAR压缩感知成像方法。首先在详细分析大斜视SAR回波信号模型的基础上,给出了一种基于全采样数据的NCS成像算法,该算法有效完成了回波数据的走动补偿与解耦合处理,实现了准确成像。其次针对降采样的大斜视SAR回波数据成像问题,提出将上述成像算法构造成NCS算子并基于该算子建立压缩感知重构模型,通过对模型的优化求解直接获得最终的成像结果。该方法对于稀疏性成像场景能够有效降低回波数据采样率实现高质量成像,对于非稀疏成像场景在满采样条件下能够提高成像质量。最后的点目标和面目标的仿真实验验证了该文所提方法的有效性和可行性。

弹载雷达成像技术发展现状与趋势

弹载合成孔径雷达(SAR)可对观测区域进行二维高分辨率成像,获得丰富的地貌特征以及目标的尺寸、形状特征,进而选择打击点并提高打击精度和效率。与传统的机载/星载SAR成像体制相比,弹载SAR由于其探测距离远、大机动曲线突防和多平台协同作战的特点,给雷达成像技术带来了新的挑战:导弹末制导阶段处于二维甚至三维加速的大斜视工作模式,飞行轨迹与传统的SAR成像模式不同,这会带来距离方位的严重耦合,成像质量退化严重;在攻击飞行段,导弹的天线波束直接指向目标区域,弹载SAR将工作在前视状态,传统的SAR成像技术难以获取目标二维高分辨图像。针对弹载SAR存在的这些问题,该文立足弹载SAR作战需求,从曲线轨大斜视成像、前视成像和协同成像方面介绍了弹载雷达成像的关键技术和发展现状,展望未来弹载雷达成像技术的发展趋势。

用于大斜视FMCW-SAR成像的频率变标算法

针对现有频率变标算法在斜视角较大情况下失效的问题,提出了一种适合大斜视调频连续波合成孔径雷达成像的频率变标算法.该算法是在引入一个新的剩余视频相位项的基础上,同时考虑了变标时斜视角变化对距离向带宽的影响,有效地克服了在大斜视模式下变标时带来的距离向频谱混叠问题,从而使得频率变标算法能在大斜视模式下得到聚焦良好的成像结果.

天基视频SAR系统设计及成像算法研究

视频合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种新型微波遥感体制,能够实现对热点区域动态目标的持续监视,目前对视频SAR的研究主要集中在机载平台的视频SAR系统,未对天基视频SAR系统设计及成像算法展开深入研究。文章设计了一种基于双站模式的天基视频SAR系统,其中以静止轨道SAR卫星作为发射源,并利用低轨SAR卫星接收目标区域的回波信号。研究了视频SAR成像性能与各主要工程参数间的关系,并提出一种适用于天基视频SAR的成像算法,该算法能够有效解决双站天基视频SAR成像中大斜视角应用与数据重叠等问题,成像结果正确反映了运动目标的散焦、移位现象,同时静止目标取得了良好的聚焦效果。

机载高波段SAR大斜视角大场景成像算法研究

该文基于合成孔径雷达(SAR)斜视成像模式,分析了机载成像处理中斜距展开和二维解耦合近似相位误差与波长、斜视角、分辨率和测绘带宽度等参数的关系,证明二阶近似可满足常规高波段SAR大斜视角成像要求,但改进RD算法的聚集深度问题限制了成像方位孔径,常规CS算法未考虑二次距离压缩(SRC)的空变性,其大场景成像效果均不佳,只有NCS算法考虑了SRC随距离的线性变化,大场景高波段SAR成像聚焦性能最优。对毫米波SAR点目标成像的计算机仿真结果证明了上述分析结果。

大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法

提出了大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法。首先建立了大斜视双基地SAR回波信号模型,并对其距离徙动和方位调频率的变化特性进行了分析;在此基础上,将二维可分离成像算法推广应用到了双基地SAR领域,解决了大斜视双基地SAR回波信号线性距离徙动补偿后方位调频率在方位向出现的空变性问题。算法采用了由平移不变双基地SAR几何关系所确定的新匹配函数,并考虑了3次相位项对成像效果的影响,改善了成像的效果。最后通过点目标仿真验证了算法的有效性。

弹载斜视SAR高分辨率成像算法研究

针对弹载SINS/SAR组合导航系统中,导弹机动性会影响SAR成像质量的问题,提出了一种新的Burg-Chirp Scaling-Dechirp成像算法。文中构造改进的相位补偿因子,补偿距离徙动造成的影响,采用Dechirp技术对部分孔径数据进行方位聚焦处理,优化算法结构;同时,建立回波信号观测数据的自回归模型,对图像的二维频谱进行外推,弥补经典CS成像算法空间分辨率受限的不足。将新的算法与CS算法进行仿真比较,结果表明,新的成像算法能有效改善点目标成像质量,提高SAR的成像质量。

基于改进NCS算法的弹载FMCW SAR大斜视成像方法

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在精确制导领域具有较大的应用潜力。推导分析了弹载FMCW SAR大斜视回波信号波数域表达式,在成像预处理中,通过引入全时间距离走动校正函数,有效避免了由导弹高速运动及大斜视角观测引起的二次相位误差的产生;在方位向处理中,给出了一种改进的非线性调频变标算法(nonlinear chirp scaling,NCS),补偿了方位空变相位误差,实现了方位向的高精度成像。最后仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性。

基于多模式复合的弹载SAR/MTI研究

针对传统弹载SAR系统无法实现运动目标检测及信息提取的问题,基于高超声速滑翔式飞行器平台,提出一种适应SAR/MTI处理的多模雷达末制导工作流程。首段为广域扫描SAR模式,可实现运动目标的多次重复访问,实现大探测范围内目标的快速检测定位;中段为大前斜视SAR/MTI模式,对感兴趣区域成像的同时完成运动目标的再次检测和高精度成像识别;末段为单脉冲跟踪,引导平台实现对目标精确打击。根据各模式的工作特点,分析了各模式下运动目标的回波模型,提出了一种多模式复合的运动目标检测算法,通过仿真验证了算法的有效性。

一种基于方位谱重采样的大斜视子孔径SAR成像改进Omega-K算法

斜视SAR数据两维波数域支撑区具有斜拉特性,并且斜视角越大,斜拉越明显;在大斜视成像时,常规Omega-K成像直接选取矩形支撑区进行处理,支撑区利用率低,难以满足成像分辨率要求。针对子孔径大斜视SAR数据成像,该文提出一种基于方位谱重采样的改进Omega-K算法。该算法通过坐标轴旋转,实现波数谱支撑区利用率的最大化,针对伴随的方位空变问题,采用方位谱重采样方法校正空变性,实现方位统一聚焦。另外,由于对于子孔径数据处理,考虑位置支撑区受限,不同于传统Omega-K方法,改进Omega-K算法在方位波数域成像,避免了位置域成像需要的大量补零操作,提高了处理效率。点目标数据仿真和实测数据处理验证了该文算法的有效性与实用性。

机载大斜视雷达成像算法研究

基于大斜视合成孔径雷达成像的空间几何模型和回波数据的特点,通过距离向和方位向解线性调频处理和在时域进行距离走动和距离弯曲校正,分别对方位向和距离向进行傅里叶变换将信号压至正确的位置上。该算法从成像的实时性出发,立足于在分辨率达到要求的条件下尽可能降低运算量和复杂性。由于补偿了高次相位项,此算法受斜视角的影响很小,能精确地处理大距离走动和弯曲。点目标仿真和实测数据成像结果证明了算法的可行性。

基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR地面动目标成像

针对大斜视条件下合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)地面运动目标成像存在的聚焦困难、几何形变严重、十字旁瓣大等问题,提出一种基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR动目标成像算法。首先,在推导具有精确斜距表达式的斜视动目标回波信号模型的基础上,获得了初步成像结果并提取动目标的感兴趣区域(region of interest,ROI)数据。然后,构造相位补偿函数并利用最小熵算法完成动目标参数估计,再根据估计的参数对ROI数据进行相位补偿,获得聚焦的动目标图像。进一步利用频谱旋转消除了几何形变,利用稀疏增强方法减小了动目标旁瓣,最终得到聚焦、无几何形变、低旁瓣的动目标图像。仿真实验验证了所提算法的有效性。