宽带宽测绘带SAS非线性线频调变标算法

为解决大带宽发射信号下的宽测绘带合成孔径声呐成像问题,提出了一种扩展的非线性线频调变标成像算法。算法通过将点目标响应的二维谱进行泰勒级数展开并保留至四阶项,有效提高了算法的宽带适应性;通过考虑等效调频斜率随时延差量的一阶线性及二次非线性变化特性,有效提高了算法的宽测绘带适应性;通过在推导由三次和四次相位滤波及非线性线频调变标操作时引入的相关参量的过程中,充分考虑等效调频斜率随时延差量的二阶非线性变化特性,精确补偿了距离向频率高阶相位项带来的误差,有效提高了成像质量。仿真试验结果验证了算法的有效性。

多接收阵合成孔径声纳线频调变标成像算法

目前,多接收阵合成孔径声纳快速成像算法一般都需要将各接收阵的回波融合成适于传统收发合置合成孔径声纳处理的数据,因此避免不了耗时的插值和空变的相位误差补偿。根据多接收阵合成孔径声纳的实际模型,将各接收阵和发射阵作为一个子系统,并采用驻相原理将其二维频域点扩展函数表示为距离向空变项和非空变项的乘积。在此基础上,运用线频调变标成像算法先完成各子系统数据的成像,然后再实现各子图像的相干叠加,以获得所需的高分辨合成孔径声纳复图像。最后,仿真实验和湖试结果验证了该方法的有效性。

舰船目标的合成孔径雷达成像研究

合成孔径雷达(SAR)成像技术已得到广泛应用。传统距离-多普勒(RD)算法在SAR成像中无法满足精度较高、运算率较小的需求,而线频调变标(CS)算法基于RD算法引入线性调频参考信号,可有效避免距离徙动校正中的插值计算,从而提高成像算法的计算效率,解决距离迁移问题。文中基于CS算法,从点目标拓展到简单立方体模型,最后对复杂舰船目标进行仿真成像,得到较为清晰的SAR仿真图像,验证了CS算法的有效性,可为复杂目标的辨别监测、反演研究,以及判断舰船航行方向及状态等提供一定的参考。

宽波束多子阵SAS线频调变标成像算法

针对现有基于窄波束假设的多子阵合成孔径声纳(SAS)成像算法忽略了非停走停时间和偏置相位中心误差的方位空变性,在宽波束条件下将导致成像质量下降这一问题,在考虑非停走停时间二阶方位空变性和偏置相位中心误差三阶方位空变性的基础上,提出一种适用于宽波束的高分辨多子阵合成孔径声纳线频调变标成像算法.该算法通过数据预处理将多子阵的回波数据转化为收发合置的形式,进而利用经典的单阵线频调变标算法实现高分辨多子阵合成孔径声纳复图像的重建,仿真试验和湖试实测数据成像结果验证了所提算法的有效性.

一种同轨双基SAR的非线性CS成像算法

针对大斜视情形下同轨双基合成孔径雷达(SAR)中目标的距离徙动和二次距离压缩(SRC)的空变性问题,基于严格解析的双基频谱,提出了一种适用于同轨双基SAR的非线性线频调变标成像算法.与适用于小斜视角条件的线频调变标成像算法不同,该算法不仅考虑了调频率随多普勒频率的变化,而且也考虑了其随距离的线性变化,更好地实现了同轨双基SAR中SRC的精确补偿,取得了满意的聚焦效果.仿真实验验证了所提算法的有效性.

基于双基模型的多接收阵合成孔径声纳CS成像算法

针对多接收阵合成孔径声纳(SAS)的传统快速成像方法较难实现高阶空变系统误差补偿的问题,将多接收阵SAS看成多个双基地声纳的组合,并利用根式的等价变换和泰勒级数方法,提出了一种充分考虑"停-走-停"近似的多接收阵SAS线频调变标成像算法。基于多接收阵SAS方位空不变和距离空变特性,在二维空域内研究了距离延迟误差,结果表明,基于双基模型的成像方法能够满足合成孔径高分辨成像。仿真和实测数据处理结果进一步验证了该方法的有效性。

基于严格解析谱的同轨双基SAR的CS成像算法

针对双基地合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)包络徙动的空变问题,提出一种同轨等速双基构形下基于几何关系公式方法推导出的严格解析双基频谱的线频调变标(chirp scaling,CS)成像算法,不同于波数域的成像算法,整个成像过程不需要进行插值运算,在频域聚焦实现快速成像。高精度的双基频谱使得其对基线的长短不再敏感,可以进行长基线情形下的数据处理。仿真实验验证了本文算法的有效性。

星载Mosaic模式SAR成像算法研究

以色列发射的第1颗SAR(合成孔径雷达)侦察卫星TECSAR中成功应用了一种新的工作模式———Mosa-ic模式,该模式兼具高分辨率和大成像测绘带的优势。给出了该模式可行的成像方案,并提出了一种解多普勒模糊的方位变调频算法,结合ECS(扩展线频调变标)算法对该模式进行成像,降低了系统对PRF(脉冲重复频率)的要求,在系统所能达到的有限PRF条件下,最大程度地增加了马赛克单元的方位无模糊成像宽度。仿真结果验证了算法的有效性。

时域校正距离走动大斜视ECS成像算法

针对常规的线频调变标(CS)算法不能满足于大斜视情况和实时性要求的问题,该文提出一种改进的扩展线频调变标(ECS)成像算法。对斜视模式的回波特性进行了推导和分析,在时域进行距离走动校正,利用等效的ECS成像算法进行成像处理,并进行了仿真验证。结果表明,距离走动校正仅需要简单的相位相乘即可完成,计算量适中。仿真结果验证了算法的可行性和有效性。

基于方位FNCS的斜视TOPS SAR成像方法

针对斜视循序扫描地形观测(terrain observation by progressive scans,TOPS)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)模式,提出了一种新的全孔径成像处理方法。首先对距离走动校正后的数据进行方位预处理得到无模糊的二维频谱,在此基础上采用修正的线频调变标算法完成距离脉压及距离徙动校正;然后在距离多普勒域进行频域非线性变标(frequency nonlinear chirp scaling,FNCS)以校正调频率的空变性,并结合谱分析(spectral analysis,SPECAN)技术将信号聚焦在方位频率域,最后校正几何形变。仿真和实测数据处理结果验证了算法的有效性。

高效机载SAR实时成像处理系统设计

针对实际中机载SAR成像的运动误差问题,提出基于子孔径分割的高效机载SAR运动补偿算法,其中成像采用线频调变标(Chirp Scaling,CS)算法。同时设计基于FPGA+DSP的实时信号处理系统,并通过合理的数据流控制,运算资源分配和任务分配,将实时成像算法高效可靠地映射到实时信号处理器内。仿真和外场成像实验都验证了该SAR实时成像处理算法和系统的有效性及可靠性。

基于多通道重构的DPCA SAR方位向信号处理

研究了一种基于方位向相位中心偏移天线技术的机载合成孔径雷达(SAR)实现方法。通过在方位向上安置相位中心偏移的多个波束来降低系统对脉冲重复频率的要求,从而在保证方位向分辨率不变的条件下能够扩展机载SAR的测绘带宽。针对由脉冲重复频率的变化造成的方位信号非均匀采样,采用了多通道重构算法来恢复均匀采样信号,以两通道机载SAR为例,通过仿真实例验证了该算法的有效性。

基于分数阶傅立叶变换的改进CS算法

线频调变标(CS)算法是合成孔径雷达(SAR)中经典的成像方法,它使用Fourier变换对回波信号进行匹配滤波而实现成像。因为Fourier变换下的匹配滤波没有考虑chirp信号频率和时间之间的线性关系,故没有发挥chirp信号的潜在性能。为了更有效利用chirp信号时频关系,改进成像分辨率,本文引入分数阶傅立叶变换的方法,提出并分析了基于分数阶Fourier变换的线频调变标算法(FrCS)。对机载SAR系统的仿真结果表明,FrCS算法提高了信噪比,有更好的聚焦性,改善了主旁瓣比。结论是,FrCS算法与传统的基于Fourier变换的CS算法相比有更优越的性能。