一种适用于合成孔径激光雷达非线性啁啾校正的频率变标成像方法

合成孔径激光雷达(SAL)的激光光源啁啾非线性会严重恶化距离向分辨率,无法清晰成像。针对这一问题,建立了存在非线性啁啾误差的SAL回波信号模型,分析认为非线性啁啾误差影响成像的本质为成对回波效应,并提出一种校正光源啁啾非线性的改进频率变标算法。该方法应用傅里叶变换时移特性估计非线性大小,基于剩余视频相位滤波原理"三步法"完成非线性啁啾的校正处理,实现目标的精确成像。仿真实验表明分辨率和成像质量获得明显改善,从而验证了该算法的可行性和高效性。

基于二阶Keystone变换的双站前视SAR成像算法

由于回波信号具有剧烈的二维耦合和距离徙动特性,相比传统的单站合成孔径雷达(SAR)而言,双站SAR数据的成像处理更具有挑战性,双站前视SAR则更是如此。由于没有解决距离徙动的空变性和高阶距离-方位耦合,导致目前现存的成像算法效果较差,成像范围也受到较大限制。针对上述问题,文中提出了一种基于二阶Keystone变换(KT)和改进的非线性调频变标(NLCS)方法的成像算法。首先,利用线性距离徙动矫正去除线性距离徙动和多普勒中心频率;然后,采用二阶KT来补偿距离弯曲;最后,采用改进的非线性调频变标方法用于均衡不同点目标方位空变的多普勒调频率。仿真结果证明了该算法的有效性。

基于改进等距圆模型的机载斜视SAR的ENLCS成像算法

在高分辨大斜视机载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)回波处理中,线性距离去走动(Linear Range Walk Correction,LRWC)引起距离徙动(Range Cell Migration,RCM)的二维空变和多普勒相位的方位空变,为此,提出一种基于改进等距圆模型的机载斜视SAR的拓展非线性调频变标(Extended Non-Linear Chirp Scaling,ENLCS)算法。在距离向处理后,提出改进等距圆模型用于精确描述多普勒相位的方位变化特性;基于该模型,使用ENLCS算法完成方位均衡;最后,通过仿真实验验证了改进算法的有效性。

一种斜视FMCW SAR的等效正侧视处理方法

本文分析了斜视调频连续波SAR中载机连续运动的影响——产生多普勒频移,以及其对图像聚焦的影响,建立了斜视调频连续波SAR信号模型,在分析了现有频率变标算法在斜视角较大情况下失效根源的基础上,提出了一种斜视数据等效正侧视处理方法,通过对斜视数据的预处理,将斜视数据按正侧视的方法来处理;针对预处理带来的方位聚焦深度的制约,采用方位非线性调频变标处理克服方位聚焦深度的限制.最后通过点目标仿真数据处理验证所提算法的有效性.

基于级数反演的斜视FMCW SAR成像算法研究

在斜视调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)成像中,斜距的三次项不仅会对相位产生影响,同时对包络也会有影响.如果不进行有效校正,将会影响到SAR图像的聚焦效果.针对这个问题,本文利用级数反演的方法推导出斜距展开到三次项时回波信号的距离多普勒频谱表达式,并在距离多普勒域上对三次项进行包络和相位滤波处理.此外,考虑到时域走动校正带来方位空变性问题,本文利用方位非线性变标算法(NCS)解决其沿方位空变性问题并给出结合运动补偿的实测数据处理的算法流程图.最后通过对多个点目标的场景进行仿真实验以及实测数据处理来验证本文成像算法的可行性和有效性.

基于俯冲模型的频域距离走动校正NLCS-SAR成像算法

弹载SAR末制导阶段的高速、俯冲、大斜视等特点使得常规SAR成像算法失效,为此,该文首先建立了精确的俯冲SAR回波信号模型,并根据大斜视下距离徙动主要由距离走动构成这一特点,先行补偿距离走动以使大斜视成像转化为等效小斜视或正侧视成像,简化后期成像处理,而后再利用方位向非线性变标方法解决补偿距离走动带来的多普勒调频率随方位时间空变问题,使得同一距离门的方位压缩可在相同参数下进行,从而有效增大方位向的聚焦深度。仿真实验验证了算法的有效性。

大斜视SAR的改进NCS算法

合成孔径雷达(sythetic aperture radar,SAR)回波信号在大斜视时存在着严重的耦合,采用常规的非线性调频变标(nonlinear chirp scaling,NCS)算法成像,结果会出现散焦。为了消除大斜视时回波的耦合,提出一种改进NCS算法。首先,在二维频域中补偿参考距离处二阶以上的相位耦合项。其次,在第一次变标过程中采用四次多项式模型,同时引入常量因子消除常规NCS中多普勒参考频率须在频带范围外的限制。最后,通过第二次变标消除常量因子的影响。同时,分析了测绘带宽度对调频率误差的影响,从而确定理想测绘带宽度。仿真结果表明,改进后的算法完成大斜视时的场景聚焦,满足大斜视下的成像要求。

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。

基于非均匀FFT的超宽带合成孔径雷达高效成像算法

超宽带合成孔径雷达(ultra-wideband synthetic aperture radar,UWB-SAR)成像算法中后向投影算法(back-projection algorithm,BPA)和可扩展的Omega-K算法成像精度很高,但成像处理中的复数插值操作带来了较大的运算负担。非线性调频变标算法(nonlinear chirp scaling algorithm,NCSA)不存在复数插值处理,成像效率较高,由于级数展开处理存在近似,SAR图像存在一定的距离方位耦合副瓣。提出了一种新的UWB-SAR成像算法,通过对SAR距离脉压后的距离时域数据进行非均匀傅里叶变换,去除距离方位的耦合。图像消除了距离方位耦合副瓣,具有较好的质量。随着成像点数的增多,本文算法成像效率接近NCSA成像效率。仿真结果验证了该算法的正确性。

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。

基于椭圆模型与改进NLCS的一站固定式大基线双站SAR成像算法

在一站固定式双站SAR成像处理中,该文针对距离-方位2维空变描述不够准确导致成像性能迅速下降的问题,提出一种新的椭圆模型精确描述一站固定式大基线双站SAR的距离-方位空变特性,并基于此推导了改进的非线性调频变标(NLCS)成像算法。在距离向,首先利用相位去斜完成距离去走动和多普勒中心矫正,接着对剩余距离单元徙动和距离方位高次耦合项进行了去除处理。在方位向,根据一站固定式双站SAR的2维空变特性,提出了一种用于描述回波距离-方位空变特性的椭圆模型,基于该模型对空变的回波方位调频率进行了分析,并重新推导NLCS算法的方位变标函数和方位压缩系数。理论分析与仿真结果证明,所提出的模型不仅揭示了一站固定式大基线双站SAR数据的2维空变特性,而且对回波的距离-方位空变给出了更精确的解析式描述,使得基于该模型改进的NLCS算法可以获得更好的成像处理效果。

基于四次相位模型的改进NCS机载大斜视SAR成像

在斜视成像模式下,合成孔径雷达回波信号的距离向和方位向之间存在严重的相位耦合效应,影响高分辨聚焦。非线性调频变标(NCS)算法在二维频域进行三次相位滤波,并补偿二次距离压缩(SRC)随距离的线性变化,在一定程度上改善了斜视成像的聚焦性能。但随着斜视角的进一步增大,三次以上的高阶相位以及SRC随距离的非线性变化对高分辨聚焦的影响也逐渐加大,从而降低成像性能。文中提出基于回波四次相位多项式模型的改进NCS算法,该算法通过两维频域中的三次及四次相位滤波以补偿参考距离处的相位耦合项,并且考虑了SRC随距离的非线性变化对聚焦的影响。通过仿真及实测数据的成像效果验证了该方法的可行性及有效性。

基于NCS改进SAR大斜视角RD成像算法

SAR在大斜视时距离向和方位向存在着严重的耦合,为了消除这种耦合,分析了一种基于非线性调频变标NCS的改进RD算法。它充分利用大斜视角回波信号的大距离走动、小距离弯曲的特点,首先在距离向校正距离走动,然后采用非线性调频变标NCS来补偿方位向调频率的空变性,最后通过几何校正完成目标成像。同时仿真模拟场景的原始回波信号并对改进后的算法进行仿真,仿真结果表明,该算法可有效补偿方位向调频率的空变性,具有较高的精度,满足大斜视角下的成像要求。

基于去调频技术的斜视聚束SAR成像方法

针对具有方位谱混叠现象的斜视聚束式合成孔径雷达(SAR)成像问题,本文研究了一种基于去调频技术的成像方法.文中首先分析了斜视聚束SAR中的方位谱混叠现象,从理论上找出了斜视角影响方位粗聚焦的根本原因.基于分析结果,引入了回波信号非线性相位校正预处理法,彻底消除了斜视角的影响,从而得到正确的粗聚焦结果.然后基于斜视成像模型,推导了预处理回波信号的方位粗聚焦和精聚焦处理过程.在精聚焦的方位滤波处理中,针对非线性相位校正预处理导致的场景聚焦深度限制问题,提出了一种改进的非线性调频变标(NLCS)算法,实现了回波信号的高精度方位压缩.仿真实验结果证明了文中理论分析的正确性和所提方法的有效性.

基于方位谱叠加的多子阵中等斜视NLCS算法

针对在中等斜视多子阵合成孔径声纳中"非停走停"时间的方位孔径依赖性和回波信号的阵元依赖不能被忽略,从而导致现有算法成像效果不佳的问题,提出一种基于方位谱叠加的多子阵合成孔径声纳中等斜视非线性调频变标(NLCS)算法.该算法直接对精确距离史进行泰勒级数近似,解决了传统算法须先忽略"非停走停"时间的方位孔径依赖、再近似的问题.在成像处理时,为了解决回波信号阵元依赖的问题,使用基于级数反演谱的NLCS算法单独处理每个子阵的信号,再通过叠加每个子阵成像结果的方位谱的方式得到最终的成像结果.通过仿真实验验证了该方法的有效性和优越性.

基于ENCS的FMCW SAR俯冲聚束成像方法

针对弹载调频连续波合成孔径雷达FMCW SAR俯冲聚束成像的特点,通过构造全时间距离走动校正函数,完成了距离走动校正;采用谱分析的方法进行方位多普勒解模糊处理,消除方位向频谱混叠;在方位向处理中,提出一种改进的非线性调频变标算法,补偿方位空变相位误差,实现了方位向的精确聚焦.点目标仿真实验验证了理论分析与所提成像方法的有效性.