多维波形编码信号大测绘带成像

提出一种基于MIMO-SAR(Multiple-Input Multiple-Output Synthetic Aperture Radar)体制的多维波形编码大测绘带成像的方法.首先介绍了多维波形编码信号.在信号发射过程中,利用俯仰阵列进行波束形成,控制波束方向使其在不同子脉冲时间内照射不同子测绘带,通过适当的参数设计可以将远近不同场景回波时间限定在一小段时间范围内.由于各子测绘带回波信号混叠导致了距离模糊,利用俯仰方向阵列天线进行数字波束形成解距离模糊.该方法实现的大测绘带是连续的,克服了传统方法中利用俯仰波束实现宽测绘带存在盲区的缺陷.同时该方法具有灵活的功率分配能力和多距离分辨能力.克服了传统大测绘带成像中回波能量偏低的缺点,同时也突破了传统成像过程中单一分辨率的不足.

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.

多维波形编码SAR俯仰向级联DBF成像性能分析

在采用多维波形编码(MWE)技术的新体制合成孔径雷达(SAR)系统中,利用俯仰向的数字波束形成(DBF)来实现多个发射波形重叠回波的可靠分离是一个关键问题。该文详细研究了星上实时波束控制与地面后置零陷控制相结合的混合俯仰向DBF分离方法的成像性能问题。作为一种包括星地两级DBF网络的级联结构,其中的星上部分通过在划分的多个天线子孔径上实现实时主瓣波束指向控制,确保在整个测绘上足够的信号接收增益;而后置自适应DBF网络主要完成零陷抑制的任务,以消除其它发射波形带来的距离向干扰,可自适应于地形高度起伏变化带来的视角变化。根据对发射波形时频结构先验信息的利用情况,提出了两种星上实时波束形成器的实现方式。对混合DBF方法下的成像信噪比和模糊度性能进行了理论建模与仿真实验评估。实验结果表明,混合DBF方法可以为优化图像模糊度和信噪比性能提供额外的设计自由度,并降低星上数据通道数目。与纯地面DBF网络相比,采用混合DBF网络可以在显著减少星上输出数据量的同时获得满意的性能,在给出的实例中,实现相近性能的条件下,相应的星上数据通道数从10个减少到6个。

星载面阵SAR多维波形编码技术研究

为解决传统高分辨和宽测绘带以及高信噪比和宽测绘带之间的矛盾,采用面阵合成孔径雷达(SAR)多维波形编码(Multi-Dimensional Waveform Coding,MDWC)技术,提出了将面阵分为多行多列的子孔径,将距离维测绘带分成多个子测绘带进行脉内扫描照射,同时对子测绘带内子脉冲信号进行频分编码,并采用低PRF发射,接收端则利用方位向多个相位中心解多普勒模糊,获得宽测绘带、高分辨与高信噪比等多项性能,仿真试验表明了方法的有效性。

星载多发多收 SAR 多维编码波形设计与分析

多发多收合成孔径雷达(MIMO SAR)解决了传统SAR存在的高分宽幅矛盾。为提高MIMO SAR对通道之间干扰能量的抑制能力,采用多维波形编码技术进行系统设计,并研究了MIMO SAR的波形设计问题。针对两种新型信号形式:正负线调频信号及正交频分复用调制线调频信号,与短时移正交信号(STSO)进行对比分析及成像实验验证。根据MIMO SAR多个孔径同时发射信号、多个孔径同时接收回波的特点,结合多维波形编码技术进行回波处理。在俯仰维,利用数字波束合成技术进行多个子测绘带的划分,实现大测绘带成像;在方位维,利用多通道重构算法将周期非均匀采样的回波恢复为均匀采样,实现高分辨率成像,在此基础上开展新体制SAR发射信号的设计与成像实验验证。实验结果表明,较之其他两种信号,STSO信号的峰值旁瓣比、积分旁瓣比及分辨率等性能最优,对模糊能量抑制更为彻底,在MIMO SAR中性能良好,与传统SAR的性能近似。STSO在MIMO SAR体制中具有良好聚焦性能,且各项成像指标良好,在一定程度可降低系统设计的复杂度。