弹载调频连续波合成孔径雷达大斜视成像方法研究

弹载调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW SAR)在大斜视工作模式下,导弹的连续运动会在距离向产生多普勒频移,导致距离向频谱偏移及方位像散焦,高速运动及大斜视角还会引入一个二次相位误差,影响距离像的聚焦.通过推导分析弹载FMCW SAR大斜视回波信号的波数域表达式,提出一种弹载FMCW SAR大斜视成像方法,在二维波数域完成了多普勒频移校正、二次相位误差补偿和距离徙动校正,很好地改善了成像质量.仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性.

基于改进NCS算法的弹载FMCW SAR大斜视成像方法

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在精确制导领域具有较大的应用潜力。推导分析了弹载FMCW SAR大斜视回波信号波数域表达式,在成像预处理中,通过引入全时间距离走动校正函数,有效避免了由导弹高速运动及大斜视角观测引起的二次相位误差的产生;在方位向处理中,给出了一种改进的非线性调频变标算法(nonlinear chirp scaling,NCS),补偿了方位空变相位误差,实现了方位向的高精度成像。最后仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性。

大斜视成像的目标谱分析及成像算法

雷达成像应用中会面临大斜视成像问题。大斜视情况下，目标回波信号谱在谱域中发生偏移，造成在有限的谱支持域中发生翻折和混叠，使得图像不能准确聚焦。通过斜视角计算偏移量，可恢复实际目标谱，进而采用距离徙动算法实现成像。该文通过分析大斜视下的信号谱及目标谱特性，详细说明了采样率和混叠的关系，并确定了距离徙动算法中的插值格点，减少了不必要的插值运算和插值误差，提升了成像处理效率。由于采用了谱域处理方法，未对距离方程进行近似，因此适用于处理远场与近场成像问题。仿真分析表明：文中所述处理方法可以有效完成近场大斜视情况下的精确聚焦成像，算法适用性广，且可实现快速处理。

基于NCS算子的大斜视SAR压缩感知成像方法

该文针对大斜视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像进行研究,提出了一种基于非线性频调变标(Non-linear Chirp Scaling,NCS)算子的大斜视SAR压缩感知成像方法。首先在详细分析大斜视SAR回波信号模型的基础上,给出了一种基于全采样数据的NCS成像算法,该算法有效完成了回波数据的走动补偿与解耦合处理,实现了准确成像。其次针对降采样的大斜视SAR回波数据成像问题,提出将上述成像算法构造成NCS算子并基于该算子建立压缩感知重构模型,通过对模型的优化求解直接获得最终的成像结果。该方法对于稀疏性成像场景能够有效降低回波数据采样率实现高质量成像,对于非稀疏成像场景在满采样条件下能够提高成像质量。最后的点目标和面目标的仿真实验验证了该文所提方法的有效性和可行性。

用于大斜视FMCW-SAR成像的频率变标算法

针对现有频率变标算法在斜视角较大情况下失效的问题,提出了一种适合大斜视调频连续波合成孔径雷达成像的频率变标算法.该算法是在引入一个新的剩余视频相位项的基础上,同时考虑了变标时斜视角变化对距离向带宽的影响,有效地克服了在大斜视模式下变标时带来的距离向频谱混叠问题,从而使得频率变标算法能在大斜视模式下得到聚焦良好的成像结果.

一种改进方位向非线性CS大斜视角SAR成像算法

大斜视角SAR成像时存在严重的距离走动现象,慢时域的距离走动校正在解决这一问题同时导致了聚焦深度问题。分析了二维频域解耦合后残余相位误差以及时域走动校正后的多普勒调频率误差,提出一种改进的方位向非线性CS算法,校正了三次以上距离迁徙带来的相位误差,同时采用改进非线性CS扰动方程补偿了随方位偏移量线性变化的调频率误差。仿真结果表明,改进算法的大斜视角大场景成像性能优于传统的高分辨大斜视角成像算法。

机载大斜视SAR的快速简易成像方法

大斜视角下SAR信号特点表现为大的距离走动和小的距离弯曲,这使得采用时域距离走动校正和二维可分离成像方法成为可能.但方位场景较大时要考虑聚焦深度的限制,须采用复杂的算法.提出一种将成像和校正几何形变相结合的分段处理方法,段与段之间可以完全衔接,实现快速连续实时成像.仿真试验和实测数据成像均证明快速简易方法是可行的.

大斜视SAR成像的一种新的二维可分离处理方法

大斜视角下SAR信号的特点表现为大的距离走动和小的距离弯曲,这使得采用横距域距离走动校正和二维可分离成像方法成为可能,但方位场景较大时要考虑方位向聚焦深度的限制。该文采用非线性调频变标的方法补偿方位向调频率随目标横距的变化,得到了良好的结果。

机载高波段SAR大斜视角大场景成像算法研究

该文基于合成孔径雷达(SAR)斜视成像模式,分析了机载成像处理中斜距展开和二维解耦合近似相位误差与波长、斜视角、分辨率和测绘带宽度等参数的关系,证明二阶近似可满足常规高波段SAR大斜视角成像要求,但改进RD算法的聚集深度问题限制了成像方位孔径,常规CS算法未考虑二次距离压缩(SRC)的空变性,其大场景成像效果均不佳,只有NCS算法考虑了SRC随距离的线性变化,大场景高波段SAR成像聚焦性能最优。对毫米波SAR点目标成像的计算机仿真结果证明了上述分析结果。

大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法

提出了大斜视双基地SAR的二维可分离成像算法。首先建立了大斜视双基地SAR回波信号模型,并对其距离徙动和方位调频率的变化特性进行了分析;在此基础上,将二维可分离成像算法推广应用到了双基地SAR领域,解决了大斜视双基地SAR回波信号线性距离徙动补偿后方位调频率在方位向出现的空变性问题。算法采用了由平移不变双基地SAR几何关系所确定的新匹配函数,并考虑了3次相位项对成像效果的影响,改善了成像的效果。最后通过点目标仿真验证了算法的有效性。