星机双基地合成孔径雷达方位向成像性能分析

星机双基地合成孔径雷达系统中,由于收发平台运动速度差异较大,因此需要对收发波足(波足是指波束在地面的投影)的运动速度进行合理的设置,减小收发波足速度差,尽可能地提高收发波足覆盖范围和时间,进而实现高分辨率、大方位场景成像。根据收发波足覆盖时间的相互关系,分析收发波足共同覆盖范围内的方位向成像性能。分析收发波足方位向位置偏移对方位向成像性能的影响,从而对星机双基地合成孔径雷达系统的波束同步精度提出要求。仿真结果表明,所提出的方法能够很好地分析收发波足同步误差对成像性能的影响,能够为星机双基地合成孔径雷达系统设计提供重要参考。

双基地逆合成孔径雷达成像分析

在波数域对双基地逆合成孔径雷达(ISAR)模型进行分析。双基雷达ISAR的特殊性主要体现在双基地角和等效视线方位角这两个参数中。前者会影响径向波数的大小而后者会影响波数的方向。利用双基地角等值线将观测区域进行了分类。对各类区域内双基地角和等效视线方位角变化规律进行了讨论,从而可以确定各区域内的双基ISAR成像算法。仿真结果验证了分析的正确性。

基于地球同步轨道合成孔径雷达的双基地探测系统：概念及潜力

低空小目标容易被地物杂波和噪声淹没,影响雷达的探测性能,对国土防空具有较大威胁。星载双基地雷达因其覆盖范围广、相参积累时间长、不受地形遮挡影响等优点,在低空小目标探测方面具有独特优势。本文提出了一种基于地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的双基地雷达探测系统;在GEO SAR卫星照射、地面(或飞艇)接收的系统配置下,研究了接收机作用距离与双基地角和接收天线面积的关系;并就长时间相参积累、多路径干扰抑制、时间同步与相位同步以及波束扫描与波束管理等关键技术进行了讨论,给出了初步的解决方案。

同航线双基合成孔径雷达成像的频域分析

近十年来,分布式小卫星雷达受到广泛关注.有一种低成本的方案是用一组小卫星跟随某一在轨卫星,小卫星上只有接收设备,用来接收在轨卫星发射的信号.已有的小卫星编队方案有Cartwheel,Pendulum和Tandem-X等.这些构形中,小卫星与主星的间距有的达数万米或更远,对它们接收的回波数据进行成像不同于单基合成孔径雷达(SAR).文中以沿航向排列的Tandem-X为例,分析这类双基SAR的成像算法.首先利用瞬时频率的概念,并引入双基角这一变量,精确推导出双基SAR回波信号的二维频域表达式;然后对双基角采取一定的近似,给出了一种双基距离徙动成像算法(RMA),并详细分析了此近似条件的适用范围.最后用仿真结果验证了所提方法的有效性.

双基线极化干涉合成孔径雷达的植被参数提取

由于单基线极化干涉SAR技术(如三阶段法、ESPRIT算法等)反演植被参数的方法受限于具有最小地体幅度比的观测数据,影响冠层或地表有效相位中心的估计,因此往往低估植被的高度。该文通过增加另一个基线的极化干涉SAR数据在一定程度上解决单基线反演技术存在的这个缺陷,并适当改进双基线极化干涉SAR技术,降低植被参数估计的动态偏差,最后用模拟数据和实际数据验证了该方法。

双基地合成孔径雷达的扩展ETF成像算法

本文详细研究了双基地合成孔径雷达的等效单基地成像模型,在此基础上提出了一种适用于双基地SAR的扩展ETF(Exact Transfer Function)成像算法.在原有单基地ETF算法的基础上,新算法采用由双基地成像几何关系所确定出的新的方位聚焦相位函数,算法的计算流程及效率和单基地SAR的ETF成像算法相同,优点是不需要任何的插值计算,论文同时讨论了算法的适用条件.最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.

一种大斜视双基地合成孔径雷达的频率变标成像算法

针对具备更多目标散射信息的双基合成孔径雷达的目标二维频谱难以精确获得,以及为观察前方目标采用的大斜视构型导致的成像效果不佳的问题,提出一种基于严格解析双基频谱的大斜视频率变标(FS)成像算法.首先将回波信号变换到二维频率域,利用由严格解析双基频谱推导出的频率变标函数校正距离弯曲差,然后进行剩余视频相位校正完成包络去斜,接着进行逆频率变标操作消除二次相位误差,经过距离徙动校正后,再进行非线性变标操作消除由大斜视导致的随距离变化的二次距离压缩项,最后经过距离压缩和方位压缩完成整个成像过程.仿真实验表明,与常规FS算法相比,在双基地大斜视的情况下,该算法成像效果良好,点目标冲激响应的主副瓣可清晰分辨.

基于二次距离压缩的双基地合成孔径雷达斜视成像算法

根据"Tandem"模式双基地SAR几何关系及其信号模型,该文给出了一种适用于该模式下的基于二次距离压缩的斜视成像算法,成功地解决了由于接收、发射平台分置而产生的不同于单基地SAR的二次距离压缩、距离徙动校正和方位聚焦问题。仿真表明在任意双基地角情况下,该算法均能得到很好的成像结果。

一种任意构型双基合成孔径雷达成像算法

针对任意构型双基合成孔径雷达成像问题,提出了基于四阶精确传递函数的任意构型双基OMEGA-K成像算法。该算法应用四阶精确传递函数思想,首先把收发斜距历程展开至四阶泰勒级数,通过直接求解驻相点方程得到驻相点,进而获得具有较高精度的双基二维谱。通过对二维谱的处理,结合单基OMEGA-K成像算法思想,推导出任意构型的双基OMEGA-K成像算法,分析了不变区域大小。给出了算法步骤,仿真实验表明:该算法有较好的聚焦性能,可用于较为极端的双基构型。

双基地合成孔径雷达技术

双基地合成孔径雷达(SAR)系统的发射和接收装置承载于不同的平台,系统配置灵活多样,接收装置适装性强,电磁隐蔽性好,不仅能实现对地侧视成像,还能够实现前视成像,是SAR技术新的发展方向之一。由于双基SAR在几何构型、工作模式、分辨特性和应用领域等方面与传统单基SAR存在明显差异,在成像理论、系统组成、收发同步、参数估计、运动补偿、成像处理和试验验证等方面,双基地SAR也存在一系列新的理论、方法和技术问题。近年来,国际雷达界对这些问题开展了广泛深入的研究工作,获得了一些新的认识。该文拟从空间关系和物理概念角度,论述双基SAR成像原理、构型分类、应用特点、系统组成、性能参数、研究现状和发展趋势,简要分析双基SAR与单基SAR的异同,并对双基SAR未来的发展趋势做简要的展望。

双基地合成孔径雷达扩展Chirp Scaling成像算法

根据传统SAR处理中的扩展CS算法原理,推导了适用于同轨迹飞行模式双基地SAR的扩展ChirpScaling算法,解决了接收、发射分置引起的雷达响应函数从距离-方位域向二维频域变换的复杂性问题,分析了算法推导中各种误差的影响.通过计算机仿真验证了算法在小斜视角情况下,对双基地SAR数据成像的有效性.

星载并轨双基地合成孔径雷达Chirp Scaling成像的方位向Fourier变换

利用距离向和方位向变换相对独立的特点,提出一种处理双基地二维点目标谱的新方法.根据双基地距离模型的近似表达式和精确表达式,在波数域中,分别得到距离向和具有闭合形式的方位向频谱.引入一种Taylor级数展开式,将双基地二维点目标谱展开为距离向频率的幂级数,然后使用驻定相位原理处理距离向逆Fourier变换.在Range-Doppler域中,对信号表达式中的距离向时间作因式分解,构造出双基地Chirp Scaling算法的等效调频斜率和弯曲因子.仿真结果表明,所推导出的二维点目标谱具有较高的近似精度;所构造的并轨双基地Chirp Scaling算法具有较好的成像性能.

双基地合成孔径雷达发展现状与趋势分析

随着雷达技术的进步和新应用需求的出现,双基地合成孔径雷达(BiSAR)在世界范围内受到了越来越多科技人员的关注,成为国际雷达界的研究热点。该文以BiSAR实验为脉络,结合BiSAR系统关键技术突破,从实验系统、处理思路和拓扑几何等方面综合论述了国内外(尤其是欧洲)的研究现状和获取成果,并且详细总结和对比了不同类型BiSAR成像处理算法,探讨了今后BiSAR系统的研究思路。

双基地合成孔径雷达穿墙成像研究

双基地穿墙成像合成孔径雷达具有广阔的应用前景。建立了发射站工作在正侧视条带模式,接收站固定构形的双基地SAR信号穿透墙体的数学模型,研究解决了双基地SAR穿墙成像中电磁波的折射和传播路径等问题。分析了与空气介质条件下相比的回波延时,孔径变化和分辨率特征,推导了双基地SAR穿墙后向投影(Back Projection,BP)成像算法,对墙体的折射和延时作用进行补偿。给出了墙后目标的非聚焦和聚焦成像结果,仿真结果验证了理论分析和算法的正确性与有效性。

星地双基合成孔径雷达聚束模式快速BP算法

该文提出了一种应用于双基合成孔径雷达聚束模式的快速反向投影(FBP)算法,该算法在距离向压缩上使用地面接收器的同步信道作为回波信号的距离向匹配滤波器,在方位向压缩上采用2次相位校正降低快速BP算法中的近似误差对成像造成的影响,算法的计算复杂度为O(N^(2.5))。最后利用仿真数据和实测数据在图形处理器(GPU)上对该算法进行了验证。

双基地逆合成孔径雷达成像平面分析

主要分析了双基地逆合成孔径雷达的成像平面。基于双基地SAR成像平面分析,双基地目标旋转矢量分析两种方法,分别建立了两种不同的双基地ISAR成像平面模型。为验证模型正确性,分别将两种模型应用于双基地转台成像分析,并预测成像结果。基于BP算法的双基地转台点目标成像仿真表明,旋转矢量分析法建立模型的分析结果与仿真结果完全吻合。基于虚拟目标航迹的双基地逆合成孔径雷达BP算法成像仿真也验证了该模型的正确性。对基于双基地SAR的ISAR成像平面模型的缺陷也进行了初步探讨。

双基合成孔径雷达二维频谱微增量算法研究

针对双基合成孔径雷达二维频谱难以精确获取的问题,提出基于斜距历程泰勒级数展开的双基二维频谱微增量算法.该算法在获取斜距历程低阶泰勒展开驻相点的基础上,通过求解此驻相点与斜距历程高阶泰勒展开驻相点之间的微增量来获取高阶展开驻相点的近似解,并以此为基础得到二维频谱.数学推导表明:级数反演(MSR)算法是微增量算法的一种低阶近似.微增量算法避免了求解高阶驻相点方程,运算量小.在仿真实验中,通过对比分析微增量算法与精确传递函数(ETF)算法、MSR算法得到的驻相点和二维参考频谱的聚焦效果,验证了微增量算法的有效性.

并轨双基合成孔径雷达ECS成像算法

为解决大斜视角情况下并轨模式的CS成像误差较大的问题,基于单基地非线性CS算法采用扩展CS算法对斜视目标成像实现了改进,克服了双基地回波数据二维频域变换的困难,对高阶的耦合性进行了补偿。通过仿真验证了在斜视条件下,ECS(extend CS)算法对双基地合成孔径雷达(BiSAR)数据成像的有效性。

双基地合成孔径雷达相位梯度自聚焦算法

研究并提出了一种双基地合成孔径雷达(BSAR)相位梯度自聚焦(PGA)算法。首先分析了PGA算法的推导过程,对其推导前提和适用范围进行了研究,指出其应用于BSAR自聚焦的合理性。然后对BSAR两维分辨矢量及点扩展函数特性进行分析,得出误差导致图像散焦的方向。根据双基地SAR图像特点,提出了当PGA算法应用于BSAR时应根据成像几何对图像进行旋转,沿垂直距离分辨方向进行的方法。计算机仿真证明改进后的PGA算法是一种有效的双基地SAR自聚焦算法。

顺轨双基地合成孔径雷达Chirp Scaling成像算法

根据传统SAR处理中的Chirp Scaling原理,采用二阶距离近似模型推导了适用于顺轨飞行模式双基地SAR的Chirp Scaling算法,解决了接收、发射分置引起的雷达响应函数从距离-方位域向二维频域变换的复杂性问题,成功实现双基地SAR成像的高精度Chirp Scaling处理,在任意双基地角下都能够很好地聚焦成像。