超大前斜视空空弹载SAR成像实现方法研究

探讨了将合成孔径雷达成像技术应用于空空导弹制导的可行性。在理论分析的基础上,空空弹载SAR优选burst工作模式,在合理简化空间几何模型的基础上,推导了基于相对运动速度的斜视等效距离模型表达式,给出了带有三次相位误差修正的ECS成像算法,基于多普勒方程和空间几何模型推导了图像几何校正的公式,最后通过计算机仿真给出了前斜视角为15.01度的两组毫米波成像结果及点目标图像质量评估结果,验证了工作模式选择的正确性和成像算法的有效性。

弹载双基前视SAR俯冲段成像制导路径优化研究

弹载双基前视合成孔径雷达(Missile-Borne Bistatic Forward-Looking Synthetic Aperture Radar,MBFL-SAR)可实现俯冲段全程二维高分辨率成像,还可实现导弹间的协同作战,提高制导精度。针对此构型下发射机轨迹直接影响双基成像分辨率的问题,分析了MBFL-SAR构型下的俯冲段二维分辨率特性,结合导弹的运动特性,在二维分辨率及导弹运动学对弹道的约束下,把导弹的三维加速度变化量作为优化变量,构建了与场景内分辨率夹角相关的目标函数,利用参数自适应的改进遗传算法进行发射机弹道优化仿真。与现有的基于线性衰减模型的轨迹设计方法相比,本文所提的轨迹优化方法可更好地满足高分辨率成像的要求。

子场景处理的弹载前斜视SAR时域成像算法

后向投影(back-projection,BPA)算法能有效应对弹载前斜视合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像的两维空变问题,且无需几何投影操作,而其庞大的计算量阻碍其实时应用。针对该问题,提出一种快速时域算法,该算法通过划分场景和孔径,利用短孔径小场景内距离徙动空变可忽略的特性进行统一的波束形成,提升运算效率。分析了该算法的计算量并与快速后投影(fast back-projection,FBP)算法进行了对比,同时研究了远场假设造成的误差引入。最后通过弹载前斜视SAR成像仿真实验验证了所提算法的效率优势。

一种曲线轨迹下的弹载前斜视成像算法

针对弹载SAR存在前视盲区的问题,提出了一种导弹运动轨迹配合的前斜视距离多普勒成像算法.该算法要求导弹沿曲线轨迹飞行,这样雷达天线以一定的斜视角指向目标,前视转换为前斜视模式就能够对目标成像.考虑到曲线轨迹下距离方程复杂、成像难度较大,首先获得距离方程的高阶近似表达式,并在时域作距离徙动校正;再利用级数反演法获得二维频率域表达式;最后通过二维匹配滤波获得成像结果.仿真实验验证了该算法的有效性.

双天线前视弹载SAR解模糊算法研究

前视弹载SAR中,航向两侧对称的目标具有相同的多普勒历程,从而造成了SAR图像的左右模糊。针对这一问题,该文基于弹载SAR的特点,建立了双天线前视SAR成像信号模型,详细分析了该体制下的信号特点。在此基础上,提出了一种解左右模糊的算法。该算法首先对双天线接收的雷达回波信号分别进行斜视成像,得到左右模糊的SAR图像,然后通过波束形成的方法、利用波程差解左右模糊,得到无模糊的目标图像。最后,通过成像仿真模拟,验证了算法的有效性。

弹载大前斜SAR的运动误差模型及精度分析

通过建立弹载大前斜式SAR的运动误差模型,分析了导弹在平飞段正侧式SAR、平飞段大前斜式SAR和下压段大前斜式SAR三种情况下运动补偿的精度要求,以及在不同合成孔径时间条件下弹载下压段大前斜式SAR成像对运动补偿的精度要求。分析结果表明,平飞正侧视SAR对运动补偿精度要求最高,下压段大前斜视SAR对运动补偿精度要求最低;合成孔径时间越长,运动补偿精度要求越高。

弹载SAR俯冲段斜视成像算法

弹载SAR在俯冲段具有较大的下降速度和加速度,这使得距离徙动校正(Range cell migration correction,RCMC)变得困难,并且由于导弹在攻击目标前需要有一定的转弯机动时间,弹载SAR还往往工作在斜视模式下,此时常规的SAR成像算法不再适用。本文提出了一种弹载SAR俯冲段斜视成像算法,该方法在建立弹载SAR回波信号模型的基础上,首先在距离频域-方位时间域校正距离走动的主要部分,然后结合级数反演思想,推导出SAR回波信号的二维频域表达式,在距离频域-方位多普勒域进行剩余的距离走动和距离弯曲的校正,最后完成二维脉冲压缩,得到聚焦的图像。运算量的定量分析和实验仿真的结果验证了该算法的可行性和有效性。

弹载前斜视SAR BP成像算法与实现

弹载合成孔径雷达(SAR)的方位成像能力受飞行弹道和观测角的影响。后向投影(BP)算法建立在每条回波脉冲对应的弹目斜距已测知,通过斜距将回波信号反向投影至成像区域进行相干累加,实现目标区域的精确成像,在原理上不存在任何理论近似,因此适用于弹载大斜视角或者非线性航迹等复杂成像几何下的成像聚焦处理。为满足弹载实时SAR成像处理的要求,提出一种逐脉冲SAR实时成像算法。该方法是在BP算法基础上改进的时域处理算法,具备逐脉冲实时处理的特性,适合弹载条件下的延迟时间短、实时率高、快速成像的特点。仿真和机载试验表明,该方法可以有效进行大前斜视角的SAR成像,实现SAR实时成像处理。

弹载斜视SAR高分辨率成像算法研究

针对弹载SINS/SAR组合导航系统中,导弹机动性会影响SAR成像质量的问题,提出了一种新的Burg-Chirp Scaling-Dechirp成像算法。文中构造改进的相位补偿因子,补偿距离徙动造成的影响,采用Dechirp技术对部分孔径数据进行方位聚焦处理,优化算法结构;同时,建立回波信号观测数据的自回归模型,对图像的二维频谱进行外推,弥补经典CS成像算法空间分辨率受限的不足。将新的算法与CS算法进行仿真比较,结果表明,新的成像算法能有效改善点目标成像质量,提高SAR的成像质量。

弹载SAR大斜视SPECAN成像算法

由于导弹攻击的目标在航线前方,弹载SAR需具备大斜视成像能力。针对大斜视状态下回波数据方位向和距离向严重耦合、弹载SAR平台实时性要求高的特点,提出了一种基于谱分析(Spectral Analysis,SPECAN)算法的弹载SAR大斜视成像算法。通过在方位时域进行距离走动校正,降低了回波方位向和距离向的耦合;通过二维时域中方位向的SPECAN处理和方位向FFT,获得SAR成像结果。算法处理流程简单,是一种实时性高的中等分辨率成像算法,适合应用于弹载SAR大斜视成像。仿真验证了算法的有效性。

空空导弹弹载SAR回波信号模拟

雷达成像制导是空空导弹雷达制导的重要发展方向,根据空空导弹末制导中导弹与目标的特点和机理,讨论了空空导弹弹载SAR的回波信号数学模型,建立了空空导弹弹载SAR仿真系统的回波信号构成原理和仿真系统,为空空导弹弹载SAR工程化研究提供了理想的原始回波信号数据.

弹载SAR大斜视改进CS成像算法

针对弹载SAR在成像过程中复杂的运动状态,以及大斜视所造成的频谱混叠问题,建立了大斜视加速运动模型。引入新的CS因子,有效解决了距离频谱混叠问题并补偿了导弹在三方向速度和加速度的影响;引入方位deramp处理方法,有效解决了方位多普勒频谱混叠问题。仿真结果表明该方法优于现有算法。

基于多模式复合的弹载SAR/MTI研究

针对传统弹载SAR系统无法实现运动目标检测及信息提取的问题,基于高超声速滑翔式飞行器平台,提出一种适应SAR/MTI处理的多模雷达末制导工作流程。首段为广域扫描SAR模式,可实现运动目标的多次重复访问,实现大探测范围内目标的快速检测定位;中段为大前斜视SAR/MTI模式,对感兴趣区域成像的同时完成运动目标的再次检测和高精度成像识别;末段为单脉冲跟踪,引导平台实现对目标精确打击。根据各模式的工作特点,分析了各模式下运动目标的回波模型,提出了一种多模式复合的运动目标检测算法,通过仿真验证了算法的有效性。

一种适于弹载平台的PFA波前弯曲补偿方法

极坐标格式算法(Polar format algorithm,PFA)将球面波前近似为平面波前,由此引入的误差会造成SAR图像出现严重的边缘模糊和几何失真。之前的波前弯曲补偿方法都是基于雷达平飞假设,然而由于弹载SAR平台大俯冲、大斜视的机动特点,使得现有的滤波器设计方法无法直接应用于雷达平台俯冲等机动条件,波前弯曲误差补偿方法的应用范围因此受到很大限制。本文根据导弹飞行末端大斜视、大俯冲的机动特点,推导了雷达俯冲机动条件下波前弯曲空间频域相位误差的精确表达式,通过空变后滤波等处理实现了弹载SAR极坐标格式算法波前弯曲误差的精确补偿,有效地解决了弹载SAR俯冲机动条件下PFA图像的模糊和几何失真问题。该方法扩展了图像后处理补偿极坐标格式算法波前弯曲误差的应用范围,进一步完善了极坐标格式算法的波前弯曲补偿理论。最后通过仿真验证了公式和方法的正确性。

对曲线运动轨迹弹载SAR的二维移频干扰研究

弹载SAR沿曲线轨迹飞行,成像算法与常规机载正侧视SAR不同。文中从脉冲压缩信号时延和频移强耦合特性入手,结合弹载SAR的前斜视RD成像算法,推导了弹载SAR的移频干扰输出形式。结果表明,方位维的位移量和移频量不成线性关系,但在较小的移频量范围内可近似认为成线性关系;方位移频和距离移频同时作用,可形成二维联合移频干扰,提高了干扰的灵活性,仿真验证了结论的正确性。

弹载雷达成像技术发展现状与趋势

弹载合成孔径雷达(SAR)可对观测区域进行二维高分辨率成像,获得丰富的地貌特征以及目标的尺寸、形状特征,进而选择打击点并提高打击精度和效率。与传统的机载/星载SAR成像体制相比,弹载SAR由于其探测距离远、大机动曲线突防和多平台协同作战的特点,给雷达成像技术带来了新的挑战:导弹末制导阶段处于二维甚至三维加速的大斜视工作模式,飞行轨迹与传统的SAR成像模式不同,这会带来距离方位的严重耦合,成像质量退化严重;在攻击飞行段,导弹的天线波束直接指向目标区域,弹载SAR将工作在前视状态,传统的SAR成像技术难以获取目标二维高分辨图像。针对弹载SAR存在的这些问题,该文立足弹载SAR作战需求,从曲线轨大斜视成像、前视成像和协同成像方面介绍了弹载雷达成像的关键技术和发展现状,展望未来弹载雷达成像技术的发展趋势。