一种基于频域子带合成的多发多收高分辨率SAR成像算法

针对传统单通道SAR系统无法同时实现方位向高分辨率和大测绘带宽的不足,该文研究了一种基于多载频LFM波形的方位多孔径MIMO SAR系统,建立了相应的几何模型,详细推导了其回波表达式,并提出了一种基于频域子带合成的MIMO SAR高分辨率成像算法。该算法将方位向多普勒解模糊,改进的距离向频域子带合成和CS成像算法相结合,能够同时实现2维高分辨率和大测绘带宽,且提出的频域子带合成法较传统时域和频域合成法更高效实用。理论分析和计算机仿真结果验证了其有效性。

基于频域合成方法的多发多收SAR技术研究

多孔径子带合成技术是目前技术条件下多发多收SAR系统可工程实现的技术方案。该文深入研究了基于频域合成的子带合成技术,建立了相应的数学模型。并结合数学推导详细给出了该方法的原理和实现步骤,提出了适用于多发多收SAR系统的滤波器构建方法和算法流程,最终通过计算机仿真验证了该方法的可行性和有效性。

多发多收星载SAR回波处理方法研究

随着对高分辨率和宽测绘带的要求,多发多收合成孔径雷达成为了一个重点的研究领域,其中多孔径同载频,发射正交编码信号是较有可能工程实现的方式之一。该文在详细研究和推导了回波阵列的排列方式和多发多收回波信号相位补偿原理的前提下,提出了4种可能的回波处理方式,给出了这四种处理方式的信号矩阵表达式,并利用具有正交性的混沌编码信号对各种处理方法进行了仿真和数据分析,证明了这些方法的有效性。

多发多收合成孔径激光雷达高分辨率宽测绘带成像

合成孔径激光雷达(SAL)是作为未来远距离高分辨率对地区域观测的理想方式。针对传统的单发单收合成孔径激光雷达系统中高分辨率和宽测绘带的矛盾导致测绘带宽窄的问题,提出一种多发多收合成孔径激光雷达工作体制,该体制工作在低PRF模式,保证了距离向测绘带的不模糊,在方位向采用了多通道技术,利用虚拟孔径和真实孔径结合实现了方位向的多普勒不模糊。通过自适应波束形成将多通道数据合成大带宽无模糊数据,实现高分辨率宽测绘带成像。首先简述了方位向多通道技术提高方位向分辨率的原理;随后提出了多发多收合成孔径激光雷达的工作体制,并且给出了该工作体制下的信号模型,针对低脉冲重复频率条件下的多普勒模糊问题,提出了基于自适应波束形成解模糊信号处理方法。最后,通过三发三收体制验证多发多收合成孔径激光雷达工作体制的可行性。

多发多收多基地雷达系统分辨性能分析

对密集多目标的探测是当前雷达技术领域所面临的前沿课题和紧迫任务。本文考虑一个多发多收多基地雷达系统,在分析空间相关和非相关多基地雷达模糊函数的基础上,以模糊函数3-dB投影面积值为指标,对比单发多收多基地雷达,分析了不同传感器部署和波形选择情况下的目标距离分辨性能,并给出了相应的仿真结果。仿真结果显示,空间相关信息的引入,提高了多基地雷达系统的目标分辨性能;多发多收多基地雷达虽然增加了系统的复杂性,但如果配置不当,在目标分辨性能方面,不一定优于单发多收多基地雷达。本文的研究成果,不仅能用于对多基地雷达密集多目标探测性能的分析,还能为多基地雷达系统波形设计、布站提供一定的理论参考。

多发多收星载SAR系统发射波形选择分析

针对多发多收SAR系统发射波形研究的迫切需要,该文对3种具有代表性的可能作为多发多收SAR系统发射波形的信号进行了研究和比较,通过对分布目标的仿真验证其实用性。并在此基础上提出了多发多收SAR系统回波的波形分离和能量分离的原则,推导了应用空时编码的相位补偿量和两发多收实用化系统的通道响应,论证了其相对于单发单收SAR系统在提高信噪比方面的优势。

星载多发多收SAR成像和抗欺骗干扰研究

星载多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)可以解决方位向高分辨率和大测绘带的矛盾;同时,混沌二相编码(CBPC)信号具有类似随机信号的特点以及良好的自相关和互相关特性;两者都具有良好的应用前景。将CBPC波形应用到MIMO-SAR系统中,在实现高分辨大测绘带成像的基础上可进一步降低雷达信号被敌方分析截获的概率,提高雷达系统的抗干扰性能。仿真实验验证了此方法在抗数字储频式欺骗干扰中的有效性。

基于联合收发权值优化的认知雷达MIMO-STAP

研究了认知雷达中多收多发空时自适应处理(MIMO-STAP)联合收发权值优化问题。提出了一种在收发两端联合空时自适应处理(JSTAP)的方法,该方法通过对收发权值联合寻优以获得最优的信干噪比。分析了受发射权值影响的杂波协方差矩阵结构,并基于此建立了MIMO-STAP的权值迭代更新结构。其权值迭代更新步骤为:固定发射权值,求解优化模型得到接收权值;然后固定接收权值,根据杂波协方差矩阵与发射权值的关系,得到发射权值;返回接收权值优化步骤,循环迭代以获得最优收发权值。仿真实验结果表明在慢速目标环境中,联合空时处理与常规空时处理相比,有效提高了接收端的信干噪比。

对多发多收合成孔径雷达的压制干扰仿真

从对抗的角度,给出了MIMO-SAR的干扰方程,阐述了MIMO-SAR的信号处理流程并对MIMO-SAR的干扰效果进行了仿真。结果表明,MIMO-SAR具有较低的截获概率,对其干扰是可行的,需要更强的压制系数。

多发多收探测雷达定位精度分析

多发多收是提高雷达系统定位精度的重要手段之一,为分析不同形式多发多收定位精度,采用二维定位几何精度稀释分析方法,分别针对两发两收、两发四收和三发三收三种探测方式进行了仿真分析.结果表明:两发四收探测系统定位精度比两发两收系统整体上提高,在基线近区提高比较明显;三发三收探测系统克服了两发两收探测系统在基线上定位盲区的缺点,但与两发四收探测系统相比,除基线附近外,在三站围成的定位区域内定位性能并没有明显提高.仿真结果为多发多收探测系统选取、布站提供了理论参考,具有一定的工程应用价值.

多发多收的无源雷达成像研究

首先提出了一个单发多收的无源雷达成像系统,并给出了该系统的时域算法.然后针对所需接收机较多、系统过于复杂的问题,又提出一种多发多收的成像系统,并给出了其处理算法.多发多收系统的复杂度大大降低,其分辨率更佳,副瓣也被充分抑制.在理论分析基础上,多发多收系统取得较好的仿真结果,验证了所提系统和算法的有效性.

超高分辨率星载多发多收滑动聚束SAR成像

在大场景超高分辨率星载多发多收滑动聚束合成孔径雷达中,星载弯曲轨道不能近似为直线模型,传统基于直线模型的成像方法不再适用.针对此问题提出一种超高分辨率速度变标算法,以适应大场景超高分辨率的需要.另外,在子带拼接时,由于相邻子带间的频谱混叠会产生较高的虚像,针对此问题提出一种优化的线性调频信号发射波形,可以明显降低虚像水平.

一种基于卡尔曼滤波的多发多收SAR成像算法

该文提出了一种用于多发多收SAR的卡尔曼滤波的成像算法。该算法采用多发多收的方式获得更多的场景信息,通过降低脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)获得非模糊的宽测绘带。多路发射信号采用正交编码的形式。通过卡尔曼滤波算法对场景实现了高分辨率重建。最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)估计准则成功解决了传统成像算法中存在的多通道信号正交模糊的问题。理论分析了该算法的正确性,仿真试验验证了算法的有效性。

一种基于射频开关切换的伪随机编码超宽带多发多收雷达设计

多发多收超宽带雷达能实时探测到目标的距离向和方位向信息,在地质勘测、生命救援、穿墙目标跟踪等领域具有重要的应用价值。该文提出一种基于射频开关切换的伪随机编码超宽带多发多收雷达设计方法,研制出一套伪随机编码超宽带MIMO雷达系统。为了降低系统的成本和复杂性,采用射频开关切换的方法来实现多发多收。由于射频开关的耐压值有限,采用峰值功率为18 d Bm的伪随机编码信号作为雷达发射信号。最后通过混合采样方法实现超宽带信号的采样接收,并且调用FPGA内部的DSP硬核来进行实时脉冲压缩,以缓解后续数据处理运算量大的问题。实验结果表明,该雷达系统能实时探测到目标的方位向和距离向信息。

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。

毫米波多发多收阵列成像的分级重建方法

在毫米波多发多收阵列成像中,由于收发天线排布不规则,图像重建依赖于逐点计算的反向传播算法,重建速度难以满足快速成像需求。为了解决上述问题,本文提出了一种“粗到精”的分级重建策略,通过基于相位补偿的快速粗重建和基于反向传播的子区域细重建来对多发多收全息数据进行快速处理。通过任意复杂电磁场计算(FEKO)电磁仿真实验对正交阵列和紧凑方框型阵列的毫米波成像进行了模拟,验证了分级重建方法的有效性。

一种基于Hankel方法的多收多发RCS近远场变换算法

针对传统的Hankel方法在大角度范围观测时,近远场变换结果与理论远场结果之间存在角度误差的问题,提出了一种基于Hankel方法多收多发RCS近远场算法。该方法通过多发多收的形式增加系统有效相位中心的数目,并获得更多的的场景信息。通过不同相位中心获得的信息,在小角度内分别用Hankel方法进行RCS近远场变换,并通过各个小角度内变换结果进行数据拼接,实现全角域内精确的RCS近远场变换。通过对两组分别由5个和9个理想散射点组成的散射体,以本算法进行近远场变换仿真试验。仿真结果验证了该算法的正确性和有效性。

幅相误差对多发多收模式SAR成像影响分析

方位多通道SAR系统采用数字波束形成技术(Digital Beam-Forming,DBF),有效解决了高分辨率与大测绘带之间的矛盾,实现了高分辨率、宽测绘带对地观测,多发多收模式是方位多通道SAR未来的发展方向。建立了通道幅相特性误差和天线相位中心误差两类误差影响下的回波幅相误差模型,通过对方位向信号脉冲压缩的数学推导,求出了多发多收模式下回波信号的假目标位置和峰值-假目标比的解析表达式,从理论上分析了以上两类误差对该系统成像性能的影响。通过点目标成像仿真,验证了公式的正确性,得出了各类成像性能指标随各类误差变化的曲线。

超宽带多发多收雷达系统的信号源设计及实现

多发多收超宽带雷达和通信系统是当今研发热点,国内外多有相关报道,而信号源的设计及实现是其关键技术之一。目前用扩频模块来实现GHz脉冲信号的信号源,结构复杂、成本高。对此,设计和制作了一款由可编程逻辑器件FPGA和DDS芯片组成并产生GHz脉冲信号的信号源,其核心是ADI公司的DDS芯片AD9914和Xilinx公司的Kintex-7系列FPGA芯片作控制芯片,此信号源获得了高达1.4 GHz的大带宽多通道同步雷达脉冲信号,频率切换时间达到ns级,且频率、相位和幅值都可控,其性能在国内具有先进性,并具有实际应用价值。

多发多收SAR系统幅相误差定标方法

方位多通道SAR(Synthetic Aperture Radar)系统采用数字波束形成技术(Digital BeamForming,DBF),能够克服最小天线面积的限制,有效地解决了高分辨率与大测绘带之间的矛盾,实现了高分辨率宽测绘带对地观测,多发多收模式是方位多通道SAR未来的发展方向。对于方位多通道SAR系统,通道间的幅相误差对系统成像性能有很大影响,必须对其进行标定。利用子空间投影算法,提出了一种基于地面发射机和接收机的定标方法。其利用地面布设的发射机和接收机,分别估计出接收通道间的幅相误差和发射通道间的幅相误差,实现收发通道相位误差分离,从而估计出多发多收模式下各回波包含的幅相误差值。基于发射机和接收机估计方法的精度均得到了仿真验证。最后通过点目标仿真实验,对提出方法的有效性进行了仿真验证。实验表明,该方法通过布设地面发射机和接收机即可对多发多收模式下通道间的幅相误差进行标定,实现成像的校正。