前斜视SAR成像中几何校正问题研究

前斜视合成孔径雷达(SAR)成像算法广泛应用于军用SAR系统,其中几何校正是前斜视SAR成像算法的一项重要内容。为此,以经典的chirp变标成像算法为例,研究了前斜视SAR成像中的几何校正问题,内容主要包括SAR目标位置偏移几何校正和用于评估目标成像品质的图像旋转校正。提出的几何校正方法简单实用,可为其它前斜视SAR成像算法的几何校正提供参考。

一种曲线轨迹下的弹载前斜视成像算法

针对弹载SAR存在前视盲区的问题,提出了一种导弹运动轨迹配合的前斜视距离多普勒成像算法.该算法要求导弹沿曲线轨迹飞行,这样雷达天线以一定的斜视角指向目标,前视转换为前斜视模式就能够对目标成像.考虑到曲线轨迹下距离方程复杂、成像难度较大,首先获得距离方程的高阶近似表达式,并在时域作距离徙动校正;再利用级数反演法获得二维频率域表达式;最后通过二维匹配滤波获得成像结果.仿真实验验证了该算法的有效性.

超大前斜视空空弹载SAR成像实现方法研究

探讨了将合成孔径雷达成像技术应用于空空导弹制导的可行性。在理论分析的基础上,空空弹载SAR优选burst工作模式,在合理简化空间几何模型的基础上,推导了基于相对运动速度的斜视等效距离模型表达式,给出了带有三次相位误差修正的ECS成像算法,基于多普勒方程和空间几何模型推导了图像几何校正的公式,最后通过计算机仿真给出了前斜视角为15.01度的两组毫米波成像结果及点目标图像质量评估结果,验证了工作模式选择的正确性和成像算法的有效性。

非线性CS算法的前斜视SAR成像

针对 SAR的前斜视工作模式,该文建立了雷达信号的回波模型,详细分析了回波信号的瞬时方位频率和瞬时多普勒频率及距离 Chirp斜率对方位频率的影响。然后结合经典的 CS算法,提出了一种基于前斜视的改进 CS算法,并利用该方法进行了仿真试验。理论分析和仿真结果表明,该方法更符合斜视SAR的几何关系,能有效地进行距离压缩、距离徙动校正和方位聚焦,改善了成像质量。

子场景处理的弹载前斜视SAR时域成像算法

后向投影(back-projection,BPA)算法能有效应对弹载前斜视合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像的两维空变问题,且无需几何投影操作,而其庞大的计算量阻碍其实时应用。针对该问题,提出一种快速时域算法,该算法通过划分场景和孔径,利用短孔径小场景内距离徙动空变可忽略的特性进行统一的波束形成,提升运算效率。分析了该算法的计算量并与快速后投影(fast back-projection,FBP)算法进行了对比,同时研究了远场假设造成的误差引入。最后通过弹载前斜视SAR成像仿真实验验证了所提算法的效率优势。

一种适于机载前斜视SAR成象处理的Chirp Scaling算法

ＣｈｉｒｐＳｃａｌｉｎｇ算法是一种高效、高精度的ＳＡＲ成象处理算法，算法解决了在宽天线波束或者天级高斜视角情况下获得高分辨力图象的问题。本文在ＣｈｉｒｐＳｃａｌｉｎｇ算法的基础上，提出采用新的结构和新的相位函数来接纳机载ＳＡＲ成象处理所需的运动补偿相位，使得ＣｈｉｒｐＳｃａｌｉｎｇ算法成为机载前斜视ＳＡＲ的一种实用的、高效算法．本文给出了一幅采用该算法处理的德国宇航院（ＤＬＲ）的Ｅ－ＳＡＲ图象，证实了该算法的可行性。

一种精确的前斜视SAR方位高分辨分析方法

基于前斜视SAR的运动特点和波束在场景平面上的扫描规律,建立了点目标与天线相位中心的瞬时斜距模型,提出了一种新的关于前斜SAR方位向高分辨特征分析的方法,通过对前斜视SAR合成孔径长度及方位分辨特性的研究,给出了合成孔径长度与方位分辨率近似公式的使用条件并作为前斜视SAR较为精确地成像与合理简化数据处理的基本依据.

一种改进的机载前斜视SAR二次距离压缩成像算法

该文基于斜视距离模型,直接推导了适用于大斜视合成孔径雷达(SAR)成像的二次距离压缩(SRC)算法,在此基础上提出了一种改进的机载前斜视SAR的SRC成像算法。通过补偿距离频率的三次相位项,有效改善了大斜视SAR成像距离压缩旁瓣非对称畸变的问题,通过补偿波束前视引入的平动相位项,解决了图像位置在方位向发生偏移的问题。给出了实现步骤和算法流程,对比了不同斜视角情况下算法改进前后的成像效果。仿真表明,该算法能有效改善大斜视SAR的成像质量,适合于大斜视机载SAR成像。

基于Radon变换的大前斜视SAR多普勒参数估计方法

多普勒中心估计是前斜视SAR成像的一个关键问题。本文首先分析了前斜视SAR回波距离徙动的特点,然后提出了利用Radon变换从距离向压缩后的回波响应曲线提取多普勒中心的方法。本方法无需已知雷达平台速度和斜视角,可以直接估计得到多普勒中心,并且没有多普勒中心模糊,适用于大前斜视角SAR成像。此外,本方法在雷达平台运动速度已知时,还可进一步估计出雷达波束斜视角,进而估计出多普勒调频率及高阶相位系数,用于相位补偿及聚焦成像。仿真实验证明了算法的有效性。

一种改进的前斜视SAR距离多普勒成像算法

根据大斜视角SAR成像的空间几何模型和回波信号特点,提出了一种改进的适用于前斜视场景的距离-多普勒成像算法;对补偿二维频域耦合相位项的条件进行了分析,分析表明只需根据设计参数决定是否补偿到三阶耦合相位即可,且不必补偿更高阶的耦合相位;对距离徙动的校正方法进行了研究,通过在频域直接对距离徙动进行校正可以避免使用传统的插值方法,有效减小了计算量,提高了算法的运算效率,有助于算法的实时性实现;对改进的距离-多普勒算法的仿真表明,其成像性能能够满足前斜视条件下SAR实时成像处理的要求。

基于高超声速平台前斜视多通道SAR-GMTI杂波抑制方法

针对高超声速(HSV)平台雷达系统,该文提出一种基于高超声速平台前斜视多通道合成孔径雷达地面动目标检测(SAR-GMTI)杂波抑制方法。该方法先进行时域距离走动校正和距离压缩,并补偿距离向通道相位误差实现距离向包络对齐;然后再对方位多普勒扩展的信号进行3阶线调频傅里叶变换(CFT)压缩,并补偿方位向通道相位误差实现方位向包络对齐;接着在距离时域-方位CFT域利用数字波束形成(DBF)技术对杂波及其模糊分量置零进行空时自适应处理(STAP),从而可以有效抑制静止杂波及其模糊分量并提取出无模糊的运动目标回波信号。

基于高超平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法

针对高超平台前斜视合成孔径雷达地面动目标检所面临的许多问题:巨大的距离走动量和多普勒中心偏移、严重的距离-方位二维耦合、回波信号的多普勒频谱折叠以及包络偏移等,本文提出了一种基于高超声速平台前斜视SAR双通道杂波抑制方法。首先进行距离走动校正和距离脉压,完成距离-方位二维解耦合,并补偿距离向通道相位偏差实现距离向包络对齐;然后进行三阶方位线调频傅里叶变换(chirp Fourier transform,CFT)充分压缩回波信号的多普勒带宽,并补偿方位向通道相位偏差实现方位向包络对齐;最后,在距离脉压-方位CFT域通过偏置相位中心天线方法抑制静止杂波并保留运动目标回波。该方法可以解决回波信号方位多普勒谱折叠的问题,还可以将运动目标的最小可检测速度减小一半。

前斜视SAR成像目标高精度模拟技术

前斜视合成孔径雷达(SAR)成像的距离-方位存在强耦合,目标径向运动信息的模拟精度不仅影响雷达的距离像分辨性能,同时影响方位像分辨性能。通过对距离调制分辨率与SAR成像结果的理论分析,提出了一种频域插值升采样调制的SAR成像回波模拟方法,通过提高采样率以减小距离徙动引起的幅度误差,同时采用GPU并行处理,提高回波模拟的实时性。结果表明:所提出的方法能够达到0.1 m的距离延时模拟精度,并对256×256点场景回波的运算周期小于10μs,可适用于前斜视SAR目标高精度模拟。

高动态运动平台85°大前斜视SAR成像算法研究

85°大前斜视SAR成像具有合成孔径时间长、成像复杂的特点,很难用传统SAR成像算法进行成像。后向投影算法虽能精确成像,但满足不了高动态运动平台大前斜视SAR成像对实时性和高帧频的需求。针对上述问题,提出一种滑窗子孔径后向投影并行处理算法。算法利用后向投影算法实现大前斜视成像,通过调整滑窗宽度和速度满足分辨率和帧频的要求,并配合多内核并行处理DSP芯片实现实时成像。仿真结果验证了成像算法的精确性和高效性。

弹载前斜视SAR BP成像算法与实现

弹载合成孔径雷达(SAR)的方位成像能力受飞行弹道和观测角的影响。后向投影(BP)算法建立在每条回波脉冲对应的弹目斜距已测知,通过斜距将回波信号反向投影至成像区域进行相干累加,实现目标区域的精确成像,在原理上不存在任何理论近似,因此适用于弹载大斜视角或者非线性航迹等复杂成像几何下的成像聚焦处理。为满足弹载实时SAR成像处理的要求,提出一种逐脉冲SAR实时成像算法。该方法是在BP算法基础上改进的时域处理算法,具备逐脉冲实时处理的特性,适合弹载条件下的延迟时间短、实时率高、快速成像的特点。仿真和机载试验表明,该方法可以有效进行大前斜视角的SAR成像,实现SAR实时成像处理。

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。

对曲线运动轨迹弹载SAR的二维移频干扰研究

弹载SAR沿曲线轨迹飞行,成像算法与常规机载正侧视SAR不同。文中从脉冲压缩信号时延和频移强耦合特性入手,结合弹载SAR的前斜视RD成像算法,推导了弹载SAR的移频干扰输出形式。结果表明,方位维的位移量和移频量不成线性关系,但在较小的移频量范围内可近似认为成线性关系;方位移频和距离移频同时作用,可形成二维联合移频干扰,提高了干扰的灵活性,仿真验证了结论的正确性。