基于相位追踪的SAR运动目标高阶距离徙动校正方法

距离徙动校正(RCMC)是合成孔径雷达(SAR)实现运动目标参数估计和聚焦成像的关键环节。当目标或平台运动复杂时,传统低阶RCMC方法将不再适用,而现有基于参数化的高阶RCMC方法易存在模型失配和计算复杂度高的问题、现有非参数化方法在低信噪比下性能也将大幅下降。对此,该文借助扩展卡尔曼滤波(EKF)对造成RCM的相位进行追踪,进而构建RCM补偿函数实现RCMC。所提方法不依赖于RCM的具体模型,追踪得到的相位包含高阶分量,因此可以实现SAR运动目标的高阶RCMC。此外,EKF在进行相位追踪的同时能对信号进行滤波处理,可有效降低所提方法的信噪比(SNR)门限。与传统方法相比,该方法适用性广,计算量适中,且能校正不可忽略的高阶残余距离徙动。该文详细阐释了所提方法的原理及数学模型,并通过多组仿真和实测数据处理验证了所提方法的有效性和优越性。

基于逆距离徙动校正的前视SAR成像算法

前视合成孔径雷达(前视SAR)可以获取平台前下方区域的图像信息,相较于侧视SAR,前视SAR具有合成孔径短、作用距离近、距离向场景宽度较宽、方位向调频率随距离空变等特点,采用传统的SAR成像算法进行方位压缩会造成图像扇形畸变。通过分析前视阵列SAR的回波特性,在方位压缩后,将距离徙动校正(RCMC)引起的数据倾斜通过逆距离徙动校正(IRCMC)还原目标的距离信息,经过坐标映射完成地面的二维成像。最后通过仿真数据验证了本文分析的正确性和方法的有效性。

合成孔径雷达实时距离徙动校正算法研究

对于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)信号处理,特别是SAR实时信号处理,徙动校正算法是非常关键的一个步骤。一方面,徙动校正处理算法的性能直接影响最终的成像质量;另一方面徙动校正处理的运算量也关系着整个处理系统的设备量、实时性。给出了目前几种常用的SAR处理算法中距离徙动校正的方法,结合计算机仿真方法,分析了在实时处理环境下各方法的误差性能与运算量,并最终得到结论:对于实时处理,多项式插值方法是较好的选择。

基于参数估计的高分辨率SAR运动目标距离徙动校正方法

距离徙动校正(RCMC)是机载单天线高分辨率合成孔径雷达(SAR)实现运动目标聚焦成像的关键环节。针对现有方法运算量大、精度低的缺点,该文提出一种结合参数估计分4步完成的RCMC方法。该方法首先通过结合能量均衡法的Hough变换估计距离向速度并校正距离走动,然后以初始方位向调频率校正距离弯曲,再采用Map-drift估计精确的方位向调频率,最后校正残余距离弯曲。与传统方法相比,该方法计算量较小,性能稳定,并能够校正高分辨率下不可忽略的残余距离弯曲。该文给出新方法的数学模型,并通过仿真和实际数据处理验证了该方法的有效性。

距离徙动校正和斜地变换的实时算法研究

距离徙动校正插值处理是距离多普勒域(RD)算法的重要步骤,图像校正中的斜地变换也需要插值处理,插值处理会对图像引入插值误差。该文分析了距离徙动校正和斜地变换的原理,推导出一种把两种处理结合实现的方法,该方法通过一次插值处理完成距离徙动校正和斜地变换。与传统的实现方法相比,该方法减少了图像中由于插值处理引入的误差,提高了图像处理的精度,并且很大程度上减少了运算量。采用机载SAR原始数据验证了该算法的有效性。该算法对于高分辨率SAR的大量数据的实时成像处理,具有较大的应用价值。

基于多DSP的机载SAR距离徙动校正实现方法

针对机载合成孔径雷达(SAR)数据量大、运算复杂、实时性能要求高等问题,提出了一种基于多片多核DSP并行的方式实现机载SAR距离徙动校正的方法。重点介绍实现过程中的片间及片内并行和同步处理、数据交互、数据分配,距离徙动校正的距离向脉冲压缩和惯导补偿,以及多普勒中心估计实现的具体步骤,利用点仿真和实测数据验证了该方法的有效性,并提出优化模块,进一步提高运算的实时性。

基于越距离单元徙动校正的空间高速旋转目标ISAR成像方法

逆合成孔径雷达成像是实现对空间目标跟踪,成像与识别的重要手段,但是空间目标的高速旋转运动特性使传统的ISAR成像算法失效。针对这一问题,提出一种基于越距离单元徙动校正的ISAR成像方法。首先,建立空间高速旋转目标回波模型;其次,根据回波特性构造参考信号进行越距离单元徙动校正,实现目标散射点空间参数估计;最后,引入粒子群优化算法实现参数快速搜索。仿真结果表明,该算法可以有效提取目标参数,实现空间目标高质量成像,与传统成像算法对比结果验证了该算法的鲁棒性及优越性。

SAR距离-多普勒成像算法中的距离徙动及校正

在SAR距离-多普勒成像算法中,距离徙动会使距离向和方位向发生耦合,成像质量下降.典型的距离徙动校正插值算法有:最近邻插值、牛顿插值、辛格插值等.但以上算法的光滑性和收敛性不好,而三次样条函数具有连续的二阶导数,且可采用分段函数的形式,具有很好的光滑性和收敛性.作者用三次样条函数插值进行距离徙动校正,进行了点目标SAR仿真成像,得到了满意的仿真结果.

带距离徙动校正的压缩感知PFA成像方法

目的极坐标格式算法(PFA)是合成孔径雷达(SAR)聚束模式下的一种高分辨率成像算法,方位向增加孔径长度带来了数据存储和传输的负担,利用压缩感知进行合成孔径雷达成像可以减小采样率,以前的研究往往认为图像是2维可分离的而忽略距离徙动的影响,造成了图像质量的下降。提出一种在方位向利用压缩感知处理的PFA成像算法,可以校正距离徙动,保证压缩感知成像的图像分辨率。方法在方位向进行压缩感知处理的过程时,采用了随距离空间频率变化的傅里叶基。结果该方法可以有效代替PFA处理过程中的方位向插值,消除距离徙动的影响,保证距离向和方位向的分辨率。结论仿真和实测数据的处理结果证明了该方法的有效性。

基于相位相乘校正徙动的双站SAR成像算法

距离多普勒(RD)算法以其较好的性能,在很长时期内都是SAR成像的标准算法,但传统RD算法的距离徙动采用逐点插值进行校正,运算量过大。文中提出了一种在平飞正侧视模式下改进的RD算法,无需插值,通过一次相位相乘校正距离徙动,运算量减少,与传统RD算法对比成像结果,有较好的聚焦效果,验证了改进算法的有效性。

一种新的高速运动目标雷达相干积累方法

该文针对高速运动目标雷达相干积累中的跨距离单元走动问题,提出一种基于时频反转互相关及尺度逆傅里叶变换的联合算法。首先通过时频反转互相关分离出目标距离信息,之后使用测得的距离信息构造补偿函数,并使用尺度逆傅里叶变换消除跨距离单元走动,得出目标径向速度。经过仿真实验可以证明,该文算法能够在不进行任何参数搜索的条件下实现对具备跨距离单元走动和速度模糊的高速运动目标进行回波能量积累,获得目标的径向距离和速度信息,且具备较低的运算复杂度。

基于距离多普勒算法的星载SAR实测数据成像研究

针对合成孔径雷达(SAR)成像问题,基于点目标散射模型,在信号频谱分析的基础上推导了距离多普勒(RD)成像算法,通过点目标SAR成像仿真验证了该成像算法的有效性。在此基础上实现了RADARSAT-1实测数据的星载SAR成像,并与卫星遥感地图对应区域进行了比对,结果表明二者的海岸轮廓线及醒目建筑物形状基本吻合,验证了RD成像算法在处理星载SAR实测数据中的有效性和高效性。

直反信号协同的GNSS-R BSAR距离多普勒成像算法

针对目前基于全球导航卫星系统反射信号的双基地合成孔径雷达(GNSS-R BSAR)在一站固定模式下的大斜视,斜距历程复杂,回波信号方位空变导致回波信号难以处理的问题,提出改进的距离多普勒成像新算法。所提算法采用GNSS信号作为辐射源,根据一站固定模式下GNSS-R BSAR合成孔径时间长的特点,引入高阶等效斜视距离模型,得到导航卫星与目标斜距相对时间变化的精确描述。先通过直射信号与回波信号时域对消进行距离徙动校正,实现全场景目标距离徙动的精确校正;再通过方位向分块混合相关处理来克服回波信号方位向的移变性质,实现全场景高效精确成像。所提算法的成像效率优于传统后向投影时域(BP)算法,成像精度与BP算法相当,且可根据需要通过调整方位分块的宽度来提升聚焦效果。最后,用GPS-L5信号进行仿真和实验,仿真和实验结果验证了所提算法的可行性和高效性。

基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法

由于导弹在俯冲阶段存在垂直向加速度,速度的大小和方向在不断变化,弹头沿曲线运动,导致瞬时斜距十分复杂,造成严重的距离徙动现象,方位向和距离向存在严重的二维耦合问题。针对此问题提出了一种基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法。该算法根据星弹双基系统特性,搭建了星弹双基轨迹模型,在距离频域方位时域进行多普勒频率校正,再利用级数反演的思想,推导出回波信号的二维频谱表达式,接着在二维频域上进行距离徙动校正和距离向、方位向压缩,确定目标成像位置,完成成像聚焦。最后通过计算量的分析和仿真验证了算法的可行性和有效性。该算法可实现对多目标的探测和区分,对军方察打一体化研究具有理论指导意义,对中国军事行动方面具有一定价值。

一种改进的前斜视SAR距离多普勒成像算法

根据大斜视角SAR成像的空间几何模型和回波信号特点,提出了一种改进的适用于前斜视场景的距离-多普勒成像算法;对补偿二维频域耦合相位项的条件进行了分析,分析表明只需根据设计参数决定是否补偿到三阶耦合相位即可,且不必补偿更高阶的耦合相位;对距离徙动的校正方法进行了研究,通过在频域直接对距离徙动进行校正可以避免使用传统的插值方法,有效减小了计算量,提高了算法的运算效率,有助于算法的实时性实现;对改进的距离-多普勒算法的仿真表明,其成像性能能够满足前斜视条件下SAR实时成像处理的要求。

基于惯导的机载斜视SAR运动补偿研究

本文建立了斜视SAR运动误差模型,采用了一种基于惯导的运动补偿方法。在正侧视角度分解的基础上,针对斜视的特点对分解方法进行了改进,在此基础上进行了速度矢量投影并完成包络校正和相位误差补偿。该方法计算量小,避免了分段估计斜视角从而引入的图像拼接问题。实测数据结果表明其适应性强,在较大斜视角情况下能够得到质量较高的SAR图像。

基于Keystone变换的俯冲加速运动SAR成像算法

俯冲加速条件下的SAR成像算法是当前SAR成像领域中一个热门研究课题。受到加速度的影响,其距离方程不再是单纯的双曲线形式,从而导致无法根据驻定相位原理求得俯冲加速SAR回波的二维频谱解析表达式。因此,传统SAR频域成像算法不再适用于俯冲加速SAR成像。论文从SAR距离徙动特性着手,利用Keystone变换实现对俯冲加速SAR的线性徙动校正,从而实现距离向和方位向的二维解耦合,得到最终的SAR聚焦图像。

高速运动平台弹速补偿的FPGA实现方法

针对高速运动平台弹速补偿的实时性要求,在基于距离徙动校正(Range Cell Migration Compensation,RCMC)的思想上提出了一种弹速补偿的FPGA实现方法。将距离徙动校正的思想用于弹速补偿,提高了相参积累后的信噪比,并在FPGA中完成硬件实现,仿真实验表明使用FPGA实现弹速补偿方法具有实时性高、处理速度快、精度高等有优点。

宽条带FMCW SAR距离多普勒算法

针对宽条带FMCW SAR成像距离徙动空变性问题,提出一种基于非均匀变换的距离多普勒算法。算法在距离多普勒域进行距离徙动校正,结合非均匀傅里叶变换,克服距离徙动空变性,高精度地完成校正。

一种基于最小二乘直线拟合的高分辨率DBS成像算法

该文分析了应用于扫描模式下的传统多普勒波束锐化成像算法(DBS)及其改进算法的特点和不足,提出一种新的高分辨率多普勒锐化算法。该算法给出了相干累积点数的选取原则,考虑了距离徙动校正,并利用最小二乘直线拟合方法将模仿SAR的方位聚焦处理技术推广到一般大范围扫描情况,较大幅度地提高了DBS算法的成像质量。机载雷达实测数据的处理结果证明了方法的有效性。