机载下视阵列SAR等效相位中心分析方法研究

针对下视阵列合成孔径雷达(SAR)在跨航向实现高分辨所需阵元数目庞大和信号处理复杂的问题,提出一种机载下视阵列SAR等效相位中心(EPC)分析的方法。首先基于有效孔径原理和EPC处理的信号模型,引入虚拟阵元位置优化因子,研究了均匀线性阵列的EPC分析方法。然后,结合机载下视阵列SAR特点,讨论了优化因子的选择问题,给出了最优近似的理论依据,并通过点目标成像结果对EPC方法进行了验证。最后根据EPC分析方法给出了稀疏线性阵列和多输入多输出(M I-MO)线性阵列两种典型的适用于下视阵列SAR的阵列结构实例。

MIMO-SAR等效相位中心误差分析与补偿

受等效相位中心误差的影响,多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)方位成像结果存在"假峰"而导致成像质量下降.基于MIMO-SAR回波模型,本文推导了等效相位中心误差的解析表达式,并定量研究其对方位成像质量的影响.分析指出周期性的二阶相位误差是等效相位中心误差的决定因素,补偿该项误差能有效克服"假峰"的影响.理论分析和数值试验验证了本文分析和补偿方法的有效性.

MIMO雷达等效相位中心误差分析

为便于MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达在接收端相干处理多通道回波数据,该文首先基于相位中心近似来简化MIMO雷达信号模型。以产生等效相位中心误差为代价,将MIMO雷达的多收发阵列结构转化成为收发同置的单站形式。通过分析等效相位中心与收发阵元之间的几何关系,解析描述了等效相位中心误差。而后对等效相位中心误差进行了理论分析,推导出一些与误差校正有关的基本性质。针对收发阵元间距的不同取值范围,设计了相应的等效相位中心误差校正表示式。最后利用数值仿真实验完成了等效相位中心误差分析有效性的定量评估。

一种新的分布式InSAR卫星等效相位中心模型

为提高数据相干性，分布式InSAR卫星一般采用一发双收模式进行回波数据获取，其辅雷达成像基于双基工作模式，成像模型较为复杂，给后续地理编码和基线定标带来困难。本文提出了一种新的等效相位中心模型，通过逐点对干涉相位进行补偿，将辅雷达成像模型转换为常规单SAR的自发自收模式，使成像模型简化。理论分析和试验表明，该方法引入误差很小，基本可以忽略不计。

大气湍流等效相位屏的仿真研究

为了研究光波在大气湍流中的传输特性,了解大气湍流中大气扰动的空间相位分布,分别利用谱反演法和泽尼克多项式法对大气湍流等效相位屏进行了数值仿真.仿真结果表明:谱反演模拟的相位屏体现的湍流高频信息较充分,但低频信息不足;泽尼克法模拟的相位屏体现的湍流低频信息较充分,但高频信息不足.随着采用的泽尼克多项式阶数的增加,其体现的高频信息得到改善,但这些高频信息主要集中在圆域的边缘区域.比较研究表明,谱反演法和泽尼克多项式法模拟大气湍流等效相位屏各有优缺点,可以在不同情况选择合适的方法或两者结合以达到预期结果.

基于图像质量评估的MIMO-SAR等效相位中心误差界

受等效相位中心误差的影响,新体制的多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)方位成像结果存在"假峰"而导致成像质量下降。该文提出基于虚假旁瓣比、积分旁瓣比及峰值能量损失等图像质量指标联合评价"假峰"对SAR成像质量的影响,进而确定MIMO-SAR等效相位中心误差界,为系统设计和信号处理提供了依据。结果表明:当等效相位中心误差超过0.2rad时,一般需要对其进行补偿以满足常规指标要求;星载系统较机载系统更适合等效相位中心处理,通常可忽略等效相位中心误差的补偿环节。

雷达相位配平的计算

对不同频段雷达和差相位配平进行理论推导，给出相位一致性配平的计算，依据该算法，可以对一定频段的雷达相位进行非常好的调配，以满足雷达解方位信息的参数要求。

雷达接收系统的相位配平方法

介绍雷达接收系统相位配平的计算及在雷达上的设计。根据该方法,可以对一定频段雷达的和差支路相位进行配平,以满足雷达解角度信息的参数要求。

基于天线布阵的MIMO雷达成像研究

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达是一种新体制雷达,具有潜在的对空中目标实时成像能力。论文首先建立了MIMO雷达观测信号模型,结合等效相位中心近似,以MIMO雷达对空中目标成像为目的提出一种天线布阵方式。基于这种布阵方式,推导出适用于MIMO雷达的修正距离偏移成像算法。最后对布阵方式的合理性和成像算法的有效性进行了成像仿真验证。

双站SAR图像几何失真校正方法研究

针对双站合成孔径雷达(SAR)中由于发射机、接收机斜视角和速度的不同导致获取图像存在几何失真的问题,提出了一种基于坐标尺度变换的双站SAR图像几何失真校正方法.首先根据双站SAR的几何关系,详细分析了目标的斜距历程.采用等效相位中心原理,将双站SAR模型等效于单站SAR模型,结合RD成像算法,建立了几何失真校正的数学模型.最后通过该数学模型,对静止二维点阵目标的成像结果进行了几何失真校正,校正结果与地面设定的场景完全一致,从而验证了该校正方法的有效性和正确性.

高精度全局解相在多频率三维测量中的应用

为了实现不同颜色、不同光照条件下物体的高精度三维测量，对多频率三维测量中的相位叠加、相位编码以及全局解相方法进行了研究。首先，选取三种不同频率的正弦波形，经过3～8步相移，向物体投射光信息，并通过相位叠加，获得等效频率的相位信息。接着，利用已经获得的等效相位信息，对三种不同频率的相位信息进行编码。然后，在相位编码的基础之上，通过全局解相方法，获得全局相位信息，进而获得高精度物体三维坐标。最后，介绍了精度验证方法及其与传统格雷码三维测量方法的精度对比。实验结果表明：格雷码的三维测量精度为士O．04mm；多频率三维测量精度为士O．02mm。多频率方法不但测量精度高，并且可以弥补格雷码方法无法实现不同光照条件下的三维测量难题，具有更广泛的适用性。

多子阵SAS逐线成像算法研究

常规的高效率合成孔径成像算法都是针对单阵设置的,并且普遍作了Stop-and-Hop假设,当SAS成像系统作用距离较远时,由Stop-and-Hop假设引起的系统误差不容忽略.传统的方法是利用逐点算法进行系统误差修正,计算量大,不适合实时处理.针对这一情况,该文采用收发分置的几何模型处理多子阵SAS回波数据,提出一种多子阵SAS逐线成像算法,修正系统误差的同时提高了运算效率.仿真试验和湖试结果验证了分析的正确性和算法的有效性.

基于新型阵列配置的机载MIMO-SAR下视三维成像性能研究

阵列天线机载MIMO-SAR三维成像技术是获得SAR三维高分辨率图像的重要方式之一。通过研究跨行向阵列天线收发单元的配置问题,提出了一种新型的机载MIMO-SAR阵列天线配置方法。分析了机载MIMO-SAR下视三维成像的成像几何、等效相位中心误差和三维SAR回波信号模型。通过等效后的天线方向图证明了该阵列配置方法可以获得良好的指向性,通过一种下视三维成像算法进行仿真,证明了该新型阵列配置的机载MIMO-SAR三维成像模型能够获得更好的成像性能。

合成孔径声呐多子阵数据融合算法

与合成孔径雷达成像不同,合成孔径声呐运动速度与声波传播速度可比拟,"停-走-停"(Stop-and-Hop)近似不能满足高分辨合成孔径声呐成像的要求;多子阵技术的应用提高了合成孔径声纳的测绘效率,同时带来了如何综合利用各接收子阵回波数据的问题。基于距离多普勒算法的合成孔径声呐多子阵数据融合算法,继承了等效相位中心(DPC)的思想,简化了成像过程;在此基础上,精确补偿了DPC近似和Stop-and-Hop近似带来的误差,保证了成像精度。仿真试验的成像结果证明该方法是有效的。

SAS角运动补偿仿真研究

合成孔径声呐是具有距离和方位二维高分辨特性的成像声呐,运动补偿是合成孔径声呐成像的一个重要环节。在分析了多子阵SAS阵元角运动基础上,给出了空间角运动引起的空变相位误差的补偿方法。补偿算法首先将宽测绘带回波数据在距离向分块,然后依照等效相位中心相对每个距离块中心线视线偏移对回波数据进行补偿。仿真结果表明补偿算法可有效补偿由多子阵空间角运动误引起的空变相位误差。

双发模式下视三维SAR成像方法研究

在合成孔径雷达(SAR)成像优化过程中,由于受到地形环境噪声的影响,使成像模糊和信息丢失,利用阵列天线SAR(LA-SAR)进行成像是一个不错的解决方法。然而传统的单发模式要求有足够多的阵元以满足空间采样率的要求,工程实现的难度较大。为解决上述问题,提出了一种采用正负斜率线性调频信号的双发模式下视三维SAR成像新方法,可以大幅减少天线阵元的数目,提高雷达平台的空间利用率,有效降低工程实现的难度。分析校正了俯仰向的距离徙动因子,给出了双发模式下回波信号的处理方法。进行仿真的结果证明了改进的三维成像方法对成像优化的有效性。

一种交替发射模式的机载MIMO-SAR下视三维成像方法

对阵列天线合成孔径雷达三维成像问题进行了研究.针对传统单发模式下视三维合成孔径雷达成像所需天线阵元多、空间利用率低的问题,提出了一种基于交替发射模式的多输入多输出合成孔径雷达下视三维成像方法.首先分析了交替发射模式下的下视三维合成孔径雷达回波信号模型,其次结合等效相位中心原理和波束形成技术给出了机载多输入多输出合成孔径雷达下视三维成像方法.该方法可以大幅减少天线阵元的数目,提高雷达平台的空间利用率,有效降低工程实现难度.

激光仿真系统中非理想光源的模拟方法

利用数值仿真的方法对激光系统进行研究时,一般使用理想的平面波或高斯波作为光源,而实际的激光传输系统光源通常不满足理想光束的条件,甚至具有恶劣的光束质量,从而造成仿真结果与实验结果存在很大的偏差。从波像差与光束β因子的关系出发,讨论了非理想光束的一种数值模拟方法。该方法使用等效相位屏作为光源的初始像差,等效相位屏的强度与待模拟光源的光束质量有关。将该方法分别应用到平面波和高斯波,根据给定的β因子仿真出光源的光场,然后计算光场的β因子并与设定值进行对比。结果表明:该方法可以准确的模拟出具有给定β因子的光源。

机载MIMO-SAR线性阵列天线配置研究

等效相位中心原理的应用为多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)的天线设计提供了更大的自由度。文中阐述了等效相位中心原理,分析了传统ARTINO天线配置,指出由于其发射阵元布设于机翼处而剧烈抖动造成图像模糊的问题。然后,对传统ARTINO天线结构进行了改进,并提出了发射居中紧凑和接收居中紧凑2种天线构形。最后,对4种天线构形的方向图进行了仿真。结果表明,MIMO-SAR采用等效相位中心原理进行天线结构配置,可以在保证天线方向图具有良好指向性的同时,提高天线配置的灵活性并降低成本。

多载频MIMO-SAR对消处理抗欺骗干扰

根据多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)的特点,提出在重叠等效相位中心(EPC)处采用对消处理抑制欺骗干扰的方法.MIMO-SAR采用收发同置天线配置可形成多组位置相同的等效相位中心;发射多载频线性调频(LFM)信号将使每组位置重叠等效相位中心处的回波相位有所差异.利用此特点,可以在子回波相位补偿后采用对消处理对欺骗干扰进行抑制.文中给出了收发同置MIMO-SAR的系统模型,分析了欺骗干扰下的回波特点,指出在位置重叠等效相位中心处的欺骗干扰信号对间仅存在相位差异,给出了对消处理完成欺骗干扰抑制的信号流程,实验结果证明了本文方法的有效性.