适用于低频超宽带合成孔径雷达的改进Frequency Scaling算法

本文提出一种适用于低频超宽带(LrWB)合成孔径雷达(SAR)去调频接收信号的改进频率尺度(Frequency Scaling以后均简写为FS)算法。与原始的FS算法相比,该算法作了两大改进:第一步,该算法消除了信号在距离多普勒 域中所作的泰勒展开近似,实现了对参考距离目标的精确二次距离压缩(SRC)和距离迁徙校正(RCMC);第二步,该 算法减小了SRC因式没有随距离更新所造成的剩余相位误差,改善了测绘带边缘目标的聚焦性能,极大的提高了有效测 绘带宽;并且这种改进的FS算法与原始的FS算法相比并不增加运算量。仿真数据表明:这种改进FS算法的第一步改进 实现了小测绘带宽的精确聚焦,第二步改进将第一步的有效测绘带宽提高约20倍。

一种适用于低频InSAR的改进空变维纳预滤波算法

为了提高低频干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)干涉相位图质量,本文提出一种改进的空变维纳预滤波算法。该算法首先改进了空变维纳预滤波算法的滤波器结构,通过改变了参数估计方法,减少了计算量,提高了计算效率;其次,引入了迭代处理,从而有效提升了预滤波处理效果;最后,联合公共带预滤波处理方法,去除多余噪声,进一步提升干涉相位图质量。仿真数据和实测数据处理结果表明:经过本文所提算法处理后,在未缩减频谱范围的前提下,可使相干系数和干涉相位图质量得到提升,从而验证了所提算法的有效性和实用性。

基于多方位分辨率图像的低频SAR地面运动目标检测方法

该文利用多方位分辨率图像,提出了一种适用于低频SAR的运动目标检测算法。首先分析了多方位分辨率图像上静止和运动目标像的变化特点。通过计算方位向3 dB宽度、距离模糊数和归一化能量,发现了散焦像的变化规律。其次,基于该特点,提出了一种低频SAR图像中运动目标的检测方法。该方法克服了传统方法搜索量大、信噪比要求高的缺点,能够迅速检测出图像中的运动目标,且速度检测范围大,具有较好的实用性。最后,利用仿真和实测数据证明了文中理论分析的正确性和所提方法的可行性。

提高双通道低频SAR干涉图性能的方法

沿航向干涉法是一种检测运动目标简单易行的有效方法。在低频双通道SAR系统中,为了保证干涉性能,不仅要考虑降低图像相干性的各类误差,还要考虑实时成像过程中残留的RFI对通道图像的影响。本文首先与高频系统中的误差进行比较,分析了影响低频双通道SAR系统的主要误差及其特点;其次分析了RFI对干涉图干扰的基本原理与特征,进而提出了一种提高双通道低频SAR干涉图性能的误差校正方法。该方法充分考虑了低频SAR系统的接收机频率特性误差、天线方向图误差、干涉相位误差及图像配准误差,利用基于方位时域距离频域干涉图的中值滤波器能够有效抑制具有窄带特性、时变性和空变性的RFI信号。国内首批机载双通道低频SAR实测数据验证了该方法的有效性与可靠性。该算法运算简单,效率高,适合对沿航向干涉法的实时处理。

低频UWB SAR天线方向图校准算法

低频UWBSAR具有较大的方位向处理角,因此天线方向图沿方位向的变化不能忽略。本文给出SAR系统的时域处理模型,利用该模型分析天线方向图对系统性能的影响,然后给出天线方向图的校准算法,以及该算法的性能分析。最后通过计算机仿真,验证该算法的有效性,得到的仿真结果和理论分析相吻合。

基于频域的低频UWB SAR极化校准

多极化,低频超宽带(UltraWideBand,UWB)合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)是雷达技术未来发展的一个重要方向。系统的低频特性,UWB特性和大处理角特性使得常规SAR极化校准不再适用。该文基于多极化低频UWBSAR频域处理模型,考虑了极化校准中定标体的低频超宽带电磁散射特性的问题,给出了极化校准方法。计算机仿真验证了该方法的有效性。

低频UWBSAR辐射校准模型

低频超宽带合成孔径雷达(Ultra Wide Band Synthetic Aperture Radar,UWBSAR)的辐射校准是系统研制和应用过程中必须面对的课题。低频UWBSAR的特点使得常规SAR辐射校准技术不再适用。充分考虑校准参数随频率和方位角的变化,给出适合该系统的辐射校准方法,得到低频UWBSAR图像辐射校准模型。利用该模型,对系统辐射校准误差进行了分析。

低频UWBSAR极化校准模型

极化校准是多极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,AAR)研究的一个重要组成部分。低频超宽带(ultra wide band,UWB)SAR的极化测量值是频率和方位角的函数,因此普通高频窄带SAR的极化校准模型不再适用。本文首先讨论了定标体的散射特性建模,给出了适合低频UWBSAR的极化校准模型。最后利用计算机仿真,仿真结果与模型分析相一致。

低频超宽带SAR定标体散射特性

低频超宽带合成孔径雷达辐射定标过程中,定标体的散射特性表现为低频谐振散射特性。常规散射特性计算方法如矩量法中的广义阻抗矩阵在谐振频率点上条件数过大,导致计算不准确。本文给出了基于奇异值分解的方法得到较为精确的计算值。为了克服矩量法每次只能计算一个频点的散射特性,本文给出了基于渐进波形估计的方法,获得定标体超宽带散射特性。

基于时域的低频UWB SAR辐射校正

低频UWB SAR系统校准的关键问题是获得定标体精确的散射特性和建立合适的信息处理模型。本文利用MOM和渐近波形估计(AWE)方法得到随频率和方位角变化的角反射器RCS,建立了基于时域聚焦算法的校正模型, 最后利用计算机仿真验证了该方法的有效性。

基于频域的低频UWB SAR辐射校正

低频UWBSAR系统具有的超宽带特性,大处理角特性和低频特性使得常规SAR辐射校准技术不再适用。针对系统特性,本文给出了低频UWBSAR的辐射校准方法,并在计算机仿真中验证了该方法的有效性。

基于雷达回波的UWB SAR方向图校准

低频UWB SAR系统具有较大的方位向积累角,天线方向图非均匀性对系统性能的影响不能忽略。利用接收信号空间和场景空间的对应关系,结合成像模型定性地讨论了天线方向图对系统性能的影响。考虑了距离校正因子、杂波、噪声和目标散射特性等因素后,给出基于脉压回波的天线方向图估计和校正的方法,并用计算机仿真验证了该方法的有效性。

低频UWBSAR目标特性的反演

低频超宽带合成孔径雷达(ultra wide band synthetic aperture radar,UWBSAR)目标特性主要表现在其低频散射特性,它是进行目标检测和识别的前提。针对该系统的特点,本文首先给出了目标低频散射特性的计算方法,建立了低频 UWBSAR目标回波模型,利用数字聚束方法,给出了从回波中反演目标散射特性的方法。

低频UWBSAR天线方向图频域校正

UHF/VHF低频超宽带合成孔径雷达(ultra wide band synthetic aperture radar)具有较大的波束宽度,天线方向图的角度和频率特性对系统性能的影响不能忽略。本文从低频UWBSAR系统模型出发,利用低频电磁散射建模得到定标体的散射特性,采用数字聚焦方法抑制杂波,利用定标体的SAR图像的二维频率域数据,实现天线方向图的校正。计算机仿真试验验证了该方法的有效性。

低频UWB SAR的冲击响应函数

提取系统的冲击响应函数(impulse response function,IRF)是测量雷达系统性能指标的前提,IRF来自理想点目标的雷达图像。对于低频超宽带合成孔径雷达(ultra wide band synthetic aperture radar,UWB SAR),参考点目标的电磁散射特性是频率和方位角的函数,不满足理想点目标的散射特性要求。本文从IRF的定义出发,结合低频UWBSAR系统处理模型,利用二维数字聚焦方法消除杂波的影响,同时利用低频电磁散射数值建模的方法计算参考点目标的电磁散射特性,最后给出了计算系统IRF的方法。

低频圆周SAR系统设计与试验验证

低频圆周SAR能够获取目标在各方向的散射特征,实现高于条带SAR的分辨率,从而显著提高对叶簇下掩蔽目标的检测、识别能力。本文首先分析了低频圆周SAR系统面临的关键问题,从多个方面开展了低频圆周SAR系统的设计分析,最后给出了低频圆周SAR系统的试验验证情况及典型试验结果。

低波段大波束角SAR脉冲响应函数特性研究

对合成孔径雷达(SAR)而言,其成像性能的优劣或SAR图像质量可通过成像系统的脉冲响应函数(IRF)来表征。脉冲响应函数可看作是一个理想点目标的成像结果,这一函数由中央主瓣和一些旁瓣组成。SAR系统的图像质量可以通过描述IRF的空间分辨率、峰值旁瓣比、积分旁瓣比等主要特征进行描述和评价。文中主要对工作于VHF/UHF频段的低频大波束角SAR系统的脉冲响应函数(IRF-USAR)特性进行了研究,推导了超宽带大波束角条件下的脉冲响应函数。基于点目标的傅里叶支撑谱与脉冲响应函数之间的对应解析关系,分析了IRF-USAR的响应特性,并基于仿真及实测数据对IRF-USAR响应特性进行了验证。

基于视觉注意机制的UWB SAR叶簇隐蔽目标变化检测

在超宽带合成孔径雷达叶簇隐蔽目标检测中,传统的UWB SAR图像变化检测方法易受图像灰度值起伏和成像条件变化的影响,致使现有的变化检测算法的性能下降.本文根据人类视觉系统的生理结构和认知特点,提出了一种基于视觉注意机制的叶簇隐蔽目标变化检测算法.该方法使用视觉注意模型,将图像的多尺度特征信息融合为单幅视觉显著图像,并利用图像局部邻域信息和目标的空间相关特性对视觉显著图中视觉注意焦点进行分层筛选和变化检测.实验结果表明:本文中基于视觉注意机制的变化检测方法可以有效检测多时相UWB SAR图像中的叶簇隐蔽目标,较之传统的基于统计原理的变化检测方法,其检测速度更快,且对场景复杂的UWB SAR图像亦具有鲁棒性.

数据筛选的低频UWB SAR图像快速可视化

目的为了能够快速得到适于视觉解译的UWB SAR图像,提出了一种基于数据筛选的低频UWB SAR图像快速可视化算法。方法该方法从统计学的角度出发,讨论了低频UWB SAR图像数据的统计特性和灰度分布模型;在此基础上,首次提出采用3σ准则对低频UWB SAR图像数据进行筛选;并使用修正映射函数映射。结果对处理后所得图像进行质量评估,可以发现,所得灰度图在等效视数、中央凹特征和对比敏感度特征等方面要优于传统方法处理的处理结果,因而更符合人类视觉系统特征,更易于人眼视觉系统全面了解低频UWB SAR图像表征的场景信息。结论与传统方法相比,该算法能自适应压缩图像动态范围,处理耗时短,所得图像细节突出,适于对低频UWB SAR图像数据实时处理。