高分辨星载SAR的方位维频率非线性变标成像算法

在高分辨情况下,星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)的合成孔径时间变长,加速度带来的影响则不可忽略,匀速直线模型下的传统算法将失效。利用加速度斜距模型,分析了曲线轨迹模型下聚束式SAR的空变特性,提出了一种适用于大场景高分辨成像的方位维频率非线性变标算法。首先,通过构造一个方位维多相滤波函数,增加方位维变标的自由度,使得构造的扰动函数可以消除空变的距离方位二维频域耦合项;然后,改进了常规的两步去混叠算法,使之更加适用于曲线轨迹模型;最后,利用梯度运算将方位调制项的空变系数进行分解,通过扰动函数消除空变的方位项。仿真结果验证了所提算法的有效性。

基于子图像变标的非线性轨迹SAR成像及其自聚焦方法

合成孔径雷达(SAR)的非线性轨迹运动可能会在雷达回波信号中引入严重的二维空变特性,因此基于方位平移不变性假设的传统频域成像算法不再适用于非线性轨迹SAR的高精度成像。现有非线性轨迹SAR成像算法通常采用复杂的非线性变标(NCS)校正回波信号的方位空变特性,然而NCS参数过多导致算法复杂,使得其当存在较大平台运动测量误差时无法与现有自聚焦算法有效结合。针对该问题,该文提出一种基于子图像NCS的非线性轨迹SAR成像及其自聚焦方法,在保证成像精度的前提下能够减少NCS的参数数量,更有利于后续的自聚焦处理。仿真与实测数据处理验证了所提方法的有效性。

联合距离方位二维NCS的星弹双基前视SAR成像算法

星弹双基前视SAR能够全天时全天候获取导弹前方区域高分辨图像,是一种极具潜力的成像制导技术。然而,距离和方位参数的耦合与空变,阻碍着星弹双基前视SAR向高分辨成像发展。该文首先基于低轨星载照射源与高速前视的弹载接收平台构型,推导了回波信号的精确距离多普勒域解析式。然后,在距离向上,提出距离非线性变标(NCS)算法来均衡距离徙动和距离调频率,并在二维频域一致补偿;在方位向上,该文所提算法将收发机的方位调频率进行分解,利用方位NCS消除方位调频率在方位向上的高阶空变。最后,进行二维匹配滤波,得到全局聚焦良好的SAR图像。点目标和场景仿真验证了所提算法的有效性。

地球同步轨道SAR方位空变校正方法

针对地球同步轨道合成孔径雷达超长合成孔径时间和超大场景存在的严重方位空变问题,提出了一种地球同步轨道合成孔径雷达方位空变校正方法.首先通过级数反演法得到地球同步轨道合成孔径雷达精确的二维频谱表达式,但该二维频谱中的多普勒和点目标的方位位置存在严重耦合,再通过奇异值分解将二维频谱中的多普勒与点目标的方位位置分离开来;然后通过两次插值操作将高次相位补偿掉,完成整个场景的聚焦;最后,场景点目标仿真实验验证了该方法的有效性,整个场景的点目标聚焦良好.

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。

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。

基于方位deramp和NFS大斜视聚束SAR成像算法

该文针对聚束SAR回波信号方位向频谱混叠和大斜视时距离向和方位的严重耦合,提出了一种结合方位向deramp和非线性频率变标(NFS)的斜视聚束SAR成像算法。首先在方位向进行deramp操作,消除方位频谱混叠。然后通过非线性频率变标并考虑距离向时频变换的标度变化补偿方位相位,实现场景成像。仿真结果表明,该算法可有效消除方位频谱混叠,具有较高的精度,满足大斜视聚束SAR的成像要求和较大测绘带宽度要求。

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。

基于级数反演的方位NCS成像算法分析

斜视SAR成像时,存在方位空变现象,方位空变减小了方位聚焦深度,可通过方位NCS增大方位聚焦深度。在进行方位NCS时,忽略高次项对驻相点的影响会造成成像精度的降低甚至散焦。采用级数反演方法计算方位NCS的驻相点,提高了驻相点的计算精度,更新了高次变标系数及校正函数。仿真结果表明,采用级数反演计算驻相点后,点目标聚焦效果改善明显,较好地增大了方位聚焦深度。

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。

一种适用于合成孔径激光雷达宽场景成像的频域变标算法

合成孔径激光雷达(SAL)由于信号波长短,造成波束光斑脚印较小,限制了成像场景的幅宽。针对该问题,将合成孔径雷达(SAR)中常用的宽场景测绘TOPS模式推广应用到SAL中,并针对SAL的信号特性,提出了一种可行的成像算法:采用基于谱分析的方位预滤波方法,消除由于波束转动导致的方位信号模糊,获得信号无模糊的二维频谱;利用改进的频率变标算法(FSA)完成距离压缩及距离徙动校正,并校正平台连续运动引入的多普勒频移;结合去斜技术将信号聚焦在方位频域,获得无模糊的SAL图像。仿真结果验证了该算法的有效性。

一种适合于斜视TOPS SAR的改进PFA成像方法

针对斜视循序扫描地形观测(TOPS)合成孔径雷达(SAR)成像模式,对广义极坐标格式算法(PFA)进行改进,提出了一种先线性走动校正(LRWC)后PFA插值的成像方法。利用LRWC显著降低了距离向与方位向的耦合,简化了距离单元徙动校正过程。走动校正后方位向采样依然是均匀的,因此方位向插值可采用Chirp-Z变换快速实现。对于波束扫描及走动校正引起的多普勒调频率的方位空变问题,采用方位非线性变标(ANCS)的方法进行统一校正,大幅提高了方位向的聚焦深度,扩大了可良好聚焦的场景范围。仿真和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。

改进FS算法的FMCW TOPS模式成像处理技术

为实现对调频连续波机载SAR TOPS模式沿方位向由后向前匀速扫描在短飞行时间内对方位向宽场景的有效成像,通过分析该模式下回波数据的特点,针对由波束方位向扫描引起的多普勒频率中心变化的问题,提出一种改进的频率变标算法.该算法借鉴基带方位变标的处理思想,在方位向聚焦处理过程中去除了由于波束扫描引起的方位时域混叠现象.最后仿真数据验证了算法的有效性.

一种基于非均匀波束扫描的机载TOPS模式性能分析

TOPS(terrain observation by progressive scans)模式通过控制波束以均匀角速度进行扫描实现对方位向大场景的快速覆盖,当扫描角度很大时,场景中目标方位向理论分辨率随扫描角度的变化就不能忽略.为此,针对机载调频连续波SAR系统,分析了TOPS模式工作在大扫描角时目标方位回波的多普勒特性,提出了一种非匀速扫描的TOPS模式波束扫描方案.通过实时调整波束扫描角速度,使场景中方位向不同位置的点目标具有相同的方位向理论分辨率.仿真结果验证了本文所提方法的有效性.

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.