星载SAR多相位中心多方位波束技术研究

运用多相位中心多方位波束(MPCMAB)技术能够有效解决条带模式的常规星载SAR系统中方位向分辨率与脉冲重复频率之间的矛盾.通过分析多相位中心多方位波束SAR与常规条带SAR回波数据之间的内在联系,提出了多相位中心多方位波束SAR的回波数据分通道相位补偿和多通道有序组合的成像算法.仿真证明了该技术的有效性.

相位加权实现多方位合成波束的研究

在空域多个任意方位同时合成波束有利于数字阵列雷达多功能、多任务的实现。文中介绍了相同信号在空域多个方位合成波束的原理和目前采用饱和功放发射需解决的问题;在此基础上提出了用相位加权解决这些问题的方法,最后通过仿真对正常发射、相位加权方法和改进相位加权方法发射的波束主瓣增益进行了对比,验证了该方法在保持副瓣性能上的有效性与工程实现的可行性。

天线相位中心偏移方位多波束合成孔径雷达的误差分析

本文介绍了天线相位中心偏移方位多波束技术的工作原理 ,分析了该技术引入的各种误差的成因以及对成像的影响 ,并给出了计算机仿真结果 .本文为系统设计和进一步研究天线相位中心偏移方位多波束系统的成像处理方法提供了参考 .

基于方位向多波束-多相位中心的星载SAR多维波形编码技术研究

通过方位向多波束与多相位中心结合,采用方位向-快时间二维波形编码发射技术获得了星载SAR系统高分辨-宽测绘带成像的优良性能.所提方案在发射端的方位向采用脉内扫描形成多个方位窄波束,以减小子多普勒带宽,距离向通过波束展宽获得宽测绘带;在接收端沿距离-方位向形成多个等效相位中心,通过俯仰DBF技术分离各子波束回波信号来抑制距离模糊,方位向通过谱重构方法解方位多普勒模糊,并通过多个子多普勒谱拼接获得方位高分辨.文中研究了本系统的主要系统参数典型设计及性能优势.仿真结果表明,该系统能有效的完成高分辨-宽测绘带任务,相对已有的其它星载SAR系统,系统性能优势明显,系统结构更加轻便灵活.

利用相位中心偏移方位多波束来实现宽测绘带SAR成像

该文提出了一种基于相位中心偏移方位多波束的宽测绘带星载SAR实现方案。通过在方位向上配置相位中心偏移的多个波束使雷达在一个脉冲周期内完成多个多普勒历程的信号采样,显著降低系统对脉冲重复频率的要求,实现宽测带SAR成像。针对卫星速度的非恒定性和不同波位所需PRF的多样性造成的方位信号非均匀采样,该方案采用了多通道信号重建技术来恢复均匀采样信号的算法。与采用高轨技术和分布式技术的宽测绘带SAR方案相比,这种方案的技术难度较小、易于实现。

偏置相位中心方位多波束SAR天线姿态误差分析

偏置相位中心多波束合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)解决了分辨率和测绘带宽之间的矛盾,但在应用中会出现新的误差。提出并分析了天线长度方向偏离飞行方向(方位向)所引起的回波信号相位误差及对成像的影响,给出了计算机仿真结果。并提出了可以应用天线姿态误差来解决方位向非均匀采样问题的可能性。

星载分离相位中心方位多波束SAR方位向非均匀采样

星载分离相位中心方位多波束合成孔径雷达可同时实现高分辨率、宽测绘带成像.本文进行进一步分析指出,该技术会产生方位向非均匀采样,并最终可导致虚假目标产生.提出了几种消除方位向非均匀采样影响的算法.通过对各种算法进行比较指出,滤波器组法是最为高效的一种算法.

窄波束天线的相位中心定位技术研究

本文介绍了普通天线的相位中心的定位方法——相位梯度法,分并在此基础上,针对窄波束天线的波束特性,分析了其相位中心特征,明确给出了该天线相位中心的定位方程组,该方程组可直接用于相位中心定位。

波束域相位中心互相关DOA估计方法

为提高多波束测深声呐回波到达角度(DOA)的估计性能,将三排阵测深侧扫声呐的相位中心互相关技术与多波束测深声呐的波束形成技术相结合,提出了一种新的波束域相位中心互相关DOA估计方法;并将该方法与传统相位差测向方法进行了比较,且推导出了两者的数学表达式;通过理论分析和仿真研究指出新方法能同时获得较大的相位非模糊区间和较低的DOA估计误差,有效提高了回波DOA的估计性能;对湖上试验数据的处理结果进一步表明该方法具有工程实际应用的有效性和可行性。

一种基于分离相位中心多波束技术的交错式数据获取方法研究

多角度SAR特指成像系统随平台直线运动,实现大波束范围内多个不同角度场景连续成像的新观测手段。为满足多角度数据的获取需求,观测波束一般需大于90°,超宽波束的观测方式增加了系统的复杂度,使得观测参数之间的约束关系变得错综复杂,给数据获取方法设计及系统参数设计带来了挑战。提出了一种基于分离相位中心多波束技术的数据获取方法,有效地降低了系统PRF,并针对实际系统设计中的相位中心间距过小的问题,提出了一种交错式的数据采样方法,使得相位中心间距由中心数目和空间采样间隔共同决定,提高了系统设计的灵活性。

基于伪距比对的数字多波束天线相位中心标定方法

在星地时间同步系统中,天线的相位中心成为影响同步精度的重要因素。研究了数字多波束天线原理及相位中心概念,针对其特有的工作方式设计了一种伪距比对标定法,通过比对参考波束的伪距值以较小代价实现数字多波束天线的相位中心标定。利用该方法对数字多波束天线相位中心进行了标定,结果表明伪距比对标定法不需要暗室和专用测量系统,提高了数字多波束天线相位中心的可测试性。

具有稳定相位中心的双频段宽波束天线

天线相位中心是影响系统性能的重要因素之一。对于双频段工作且需要宽波束覆盖的天线,实现稳定的相位中心,是一项难度较大的工作。该文设计了一种双频段交叉振子结构的天线,每个频段在上半空间范围内都具有稳定的相位中心。对该天线进行了电气性能仿真并测试,验证了这种天线具有稳定的相位中心。最后指出这种天线可用于导航定位等系统中,具有重要的工程应用价值。

相位中心偏差对机载阵列天线下视3D-SAR成像影响分析

阵列下视3D-SAR采用阵列天线实现3维分辨成像,阵列天线包含的大量阵元天线不可避免地会存在相位中心偏差,这会在回波信号中引入相位误差,影响阵列下视3D-SAR 3维成像。该文首先建立了相位中心偏差分析模型,然后在此基础上采用随机过程正交展开法,基于标准勒让德正交基将相位中心偏差带来的回波相位误差展开为正交多项式,分析了其对图像主副瓣性能及对比度的影响,并给出了统计规律上的积分旁瓣比与相位中心偏差方差的关系。最后通过仿真结果验证了理论分析的有效性。

GNSS自适应天线相位中心评估方法

自适应天线在波束形成过程中会引起天线相位中心变化,针对这一问题,提出一种基于可用波束的自适应天线相位中心评估方法。该方法分为三步:设置天线的可用波束门限;在干扰来向均匀分布下,得到天线可用波束门限内相位方向图集合;利用最小二乘法对相位方向图集合进行拟合得到自适应天线的平均相位中心变化量。运用该方法对四种典型的四元阵相位中心进行对比仿真,结果表明,算法可以快速有效地对自适应天线相位中心性能进行评估。另外,通过设置适当的可用波束门限,可以提高自适应天线的相位中心性能。算法的评估结果可以作为GNSS高精度自适应天线阵型选择依据。

阵列型导航天线相位中心控制及群时延校正

导航接收机采用阵列天线波束形成零陷干扰，获得对卫星信号的优质接收，以提高导航定位性能。为了获得更高的导航定位性能，需要校正阵列天线波束形成相位中心变化和群时延波动。本文提出幅相建模改进的MVDR波束形成算法，其指向有用信号方向的载波相位恒为零，实现了对相位中心的控制；波束形成后频带内的相位数据进行差分拟合可以得到群时延特性，进而可对波束形成指向不同方向引起的群时延波动进行校正。仿真得到有用信号方向上阵列天线群时延引入的接收机伪距测量零值，用其进行伪距测量值校正可达1cm的精度。该方法解决了阵列天线波束形成相位中心变化和群时延波动的校正问题，可为高性能导航应用提供技术储备。

星载SAR DPCMAB技术的方位向非均匀采样研究

在星载SAR分离相位中心方位多波束(DPCMAB)系统中,发射脉冲盲区和星下点回波盲区的存在会引起 方位向非均匀采样,从而在方位向冲激响应的主瓣两侧产生不期望的尖峰。该文采用Spectral-Fit法和时域重构法 在不影响图像性能的基础上,消除了非均匀采样带来的影响。最后通过对两者运算量的分析,指出时域重构法优于 Spectral-Fit法。

基于滤波器组的星载SARDPC-MAB技术方位向非均匀采样信号的重构

给出了基于滤波器组对方位向周期性非均匀采样信号重构方位向均匀采样信号的算法。该算法主要利用滤波器组重建信号的原理,由完全重建条件和已知的分析滤波器组得到合成滤波器组,通过得到的合成滤波器组对方位向周期性非均匀采样信号进行重构,得到均匀采样信号。该均匀采样信号被用来消除当多相位中心方位向多波束星载SAR在系统的脉冲重复频率(PRF)偏离理想值时进行成像而产生的成对虚假目标。通过仿真,证明了该算法的有效性。

宽波束多子阵合成孔径声呐非线性CS算法

现有的多子阵合成孔径声呐成像算法大都是基于等效相位中心近似思想,在成像中通常忽略非"停-走-停"和方位向空变的影响,这在宽波束条件下会导致图像散焦。提出了一种兼顾成像精度和实现效率的宽波束多子阵合成孔径声呐非线性CS成像算法。利用泰勒展开的方法推导了回波信号相位的高阶项,进一步提高了相位补偿精度,并在高阶相位补偿中提出将调频率近似为随时延差量一阶线性变化和二阶非线性变化关系式的方法,充分考虑了PCA方位向的空变性对图像聚焦的影响。仿真实验结果表明,新算法比传统算法具有更好的成像聚焦质量,可以很好满足宽波束多子阵合成孔径声呐成像的需求。

数字多波束天线的校准测试方法

针对数字多波束天线所特有的多波束性能测试和精密测距性能校准的需求,结合数字多波束天线的工作原理,分析比较了基于远场和近场的2种校准和测试方法,提出了数字多波束天线波束指向、波束电平和相位中心的修正方法,并结合实际系统完成了试验验证。试验结果表明:该测试和校准方法可高效率完成数字多波束天线系统的校准和测试工作,提高系统的测量精度,具有很强的实用价值。

一种基于相位差的DBF阵列天线误差校正方法

针对数字波束形成(Digital Beam Forming, DBF)阵列天线阵元位置及相位中心存在误差时,会导致波束形成指向与理论设计指向存在偏差,进而使得比幅曲线发生畸变,造成测向结果出错及天线合成增益降低的现象,研究并提出了一种基于不同入射角下,阵列天线的相位差存在相干性原理,构造相位差误差代价函数,通过最小二乘的方式搜寻出最优阵元位置,完成对阵元位置及相位中心误差校正的方法。通过计算机仿真验证了该方法的可行性,同时在工程化中实现对阵元误差的有效校正。