车载毫米波FMCW SAR扩展目标聚焦成像方法

FMCW SAR是一种常见的雷达成像体制,其体积小、分辨率高等一系列特点使其非常适合作为自动驾驶系统中的传感器。针对传统成像方法存在方位分辨率不足问题和点稀疏模式下的成像不能有效利用扩展目标方位向结构特性问题,提出了一种基于块稀疏的扩展目标聚焦成像方法。该方法首先对运动补偿后的FMCW SAR回波数据进行距离压缩,通过一维恒虚警检测检测出有目标的距离单元,然后对有目标距离单元使用提出的块快速软阈值迭代算法(BFISTA)求解块稀疏问题进行方位向成像,最后通过近邻帧图像叠加实现对镜面反射的抑制与弱散射目标的聚焦成像。仿真与实验验证了该算法的有效性。

多普勒效应对FMCW-SAR系统成像性能的影响分析

该文结合机载连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)系统的成像原理,讨论了FMCW-SAR成像系统与脉冲SAR成像系统的不同,分析了载机运动所带来的多普勒效应对FMCW-SAR成像系统性能的影响,指出多普勒效应会带来距离向与方位向信号的二次耦合,进而会影响图像在距离向和方位向的聚焦。然后,根据FMCW-SAR的回波特性给出了一种在回波信号方位向多普勒域对误差进行补偿的方法,并结合RD算法给出了整个成像系统的流程。最后给出了补偿前后算法仿真和验证的结果,可以看出对多普勒效应进行补偿之后能够消除距离向与方位向信号二次耦合带来的误差,提高成像质量。

基于二阶Keystone变换的FMCWSAR动目标成像与参数估计

本文研究了一种适用于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的地面动目标成像与参数估计的方法。首先,建立FMCW SAR系统下的动目标回波模型,通过多普勒频移补偿和时频代换,提出了一种基于二阶Keystone变换校正动目标回波距离弯曲的方法。其次,用Hough变换去估计动目标距离向速度,并据此进行距离走动校正。最后,采用Wigner-Hough变换估计动目标的多普勒调频率,通过补偿二次和三次多普勒相位实现动目标的精确聚焦。仿真结果表明:该方法对参数估计有较高的准确性,同时估计的参数对动目标成像有较好的聚焦效果。

FMCW-SAR高分辨距离成像中混频模式分析与频谱补偿方法

调频连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优势,广泛应用于小型平台。分析了FMCW-SAR的"dechirp"处理过程中混频信号选择问题,采用发射信号延迟信号作为混频信号,一定程度上克服了目标回波时延对距离分辨率的影响。但是,在这种混频方式下,当场景宽度较大时,仍然存在带宽损失,影响了距离分辨率。提出通过构造统一的补偿函数对回波信号进行补偿的方法,保证了信号带宽的充分利用,使距离分辨率不受场景宽度的影响。最后仿真实验验证了混频信号选择问题分析的正确性及所用方法的有效性。

一种斜视FMCW SAR的等效正侧视处理方法

本文分析了斜视调频连续波SAR中载机连续运动的影响——产生多普勒频移,以及其对图像聚焦的影响,建立了斜视调频连续波SAR信号模型,在分析了现有频率变标算法在斜视角较大情况下失效根源的基础上,提出了一种斜视数据等效正侧视处理方法,通过对斜视数据的预处理,将斜视数据按正侧视的方法来处理;针对预处理带来的方位聚焦深度的制约,采用方位非线性调频变标处理克服方位聚焦深度的限制.最后通过点目标仿真数据处理验证所提算法的有效性.

调频连续波(FMCW)聚束式SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波表现形式,对基于调频连续波的聚束式SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而影响方位聚焦.对于方位频谱混叠的问题,采用方位预滤波处理,通过插值实现采样率的提高,由于预滤波可以实现方位的块压缩,实际中的方位向点数并没有明显增加,最后基于FS算法完成残余聚焦,仿真数据处理结果验证了分析的正确性和算法的有效性.另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,分析了其对成像造成的影响,并给出了相应的补偿方法.

条带FMCW-SAR回波数据的二维频域模拟算法

FMCW-SAR因其体积小、重量轻、成本低和高分辨率等优点近年来发展迅速,在低成本的民事应用领域具有广阔的发展前景。传统脉冲SAR的系统冲击响应函数不同于FMCW-SAR,因而,脉冲SAR的快速回波模拟算法不能直接应用于FMCW-SAR。该文在分析了条带FMCW-SAR信号特性的基础上,提出了其原始回波数据的2维频域快速模拟算法。该算法利用FFT快速实现了回波数据时域模拟方法中的距离向和方位向积分运算。与时域模拟方法相比,其计算效率提高了O(N a N r/log 2(N a N r))个数量级。点目标回波数据的仿真实验验证了所提算法的合理性和有效性。

滑动聚束FMCW-SAR的子孔径成像算法

滑动聚束调频连续波SAR结合了滑动聚束模式和调频连续波SAR的优点,可以获得比条带模式更高的方位分辨率和比聚束模式更宽的方位测绘带区域。分析了其成像具有方位相干积累时间长和距离徙动严重的特点以及小负载平台上运动补偿对高分辨率成像的重要性。建立了其信号模型并推导了距离多普勒域频谱,据此给出了一种基于Chirp-Z变换校正距离徙动差的子孔径算法。不同于聚束模式子孔径处理,滑动聚束模式子孔径算法不仅需要子孔径间的相干叠加以实现全分辨率,而且要子孔径拼接以输出方位连续场景。仿真数据的处理结果验证了该算法的有效性和正确性。

一种滑动聚束模式FMCW-SAR快速回波模拟算法

当调频连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)工作在滑动聚束模式下,在时域和频域中都不存在一个合适的方位向窗函数,能够同时符合场景中所有点目标的回波形式。因此场景回波模拟只能采用时域算法,导致模拟回波时运算量巨大。针对这一问题,该文提出一种新的距离多普勒域快速回波模拟算法。该算法在一定近似条件下,通过引入方位向线性调频信号,解决了场景回波信号方位向窗函数的构造问题,并在距离多普勒域生成回波信号的相位信息,在保持较高回波模拟精度的同时,极大地提高了运算速度,并且场景目标点数越多时运算速度提高的倍数越大。仿真结果验证了理论分析的正确性。

基于FMCW的大斜视SAR成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波信号形式,该文对基于调频连续波的大斜视SAR回波信号进行建模,分析信号的特征,揭示平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,从而导致目标的径向移动。同时,针对调频连续波SAR大斜视Dechirp数据,提出了时域走动校正、频域多普勒频移校正、距离弯曲校正的改进R-D算法,仿真数据处理结果验证了该文分析的正确性和所提算法的有效性。另外,对于平台连续运动引入的多普勒频移,该文也分析了其对成像造成的影响。

STAP技术在多通道FMCW SAR上的应用

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等优点。本文通过讨论FMCW SAR回波信号的特点,建立了多通道FMCW SAR运动目标的回波模型,并进一步分析了STAP在多通道FMCW SAR地面运动目标检测上的应用。最后,通过实验仿真验证了该方法的有效性和正确性。

基于FMCW的弹载SAR俯冲成像方法研究

调频连续波合成孔径雷达具有体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在精确制导领域具有较大的应用潜力。针对俯冲运动状态下弹载FMCW SAR运动特点,提出了一种弹载FMCW SAR俯冲成像方法,在时域完成距离走动校正后,采用级数反演的方法推导了FMCW SAR回波信号精确方位多普勒频域表达式,通过对多普勒频域表达式的分析,构造相应的补偿函数完成目标的二维成像。最后点目标和场景目标仿真实验验证了理论分析与该成像方法的有效性。

基于载机运动特征的FMCW SAR前视成像仿真分析

基于阵列技术的机载前视线性调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)能对载机前方区域高分辨成像,且能满足机载SAR小型化的需要。针对前视成像若不考虑载机运动时信号模型不完整和系统应用受到制约的问题,提出基于载机运动特征的FMCW SAR前视成像。分析了前视FMCW SAR与脉冲SAR信号收发模式等问题的异同,建立了基于载机运动特征的前视FMCW SAR信号模型。分析了载机运动的影响,并重点讨论了载机运动引入的多普勒频率偏移。结合距离-多普勒(RD)算法流程给出了多普勒频率偏移的补偿方法并进行了仿真研究。结果表明,载机运动会引起点目标航线向主瓣展宽、旁瓣畸变以及目标位置的搬移,通过补偿可有效消除载机运动的影响。

基于chirp-z变换的斜视FMCW-SAR非线性尺度变换算法

该文针对调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW-SAR)在斜视模式下聚焦精度降低的问题,提出一种非线性尺度变换chirp-z成像算法。该算法利用回波信号在多普勒域中距离向的非线性特性,通过引入一个非线性调频信号对回波信号进行基于chirp-z的非线性尺度变换,降低距离压缩和距离徙动校正的误差,提高雷达图像分辨率。采用该成像算法对点目标模拟回波的成像结果与原始chirp-z算法相比,距离向分辨率和图像对比度得到提高,方位向分辨率保持不变。

一站固定式双基FMCW SAR地面振动目标检测与特征提取

地面目标的微小运动是目标本身独有的特性,可用于目标的分类与识别。论文对一站固定式双基FMCW SAR地面振动目标检测与特征提取方法展开研究,采用相位中心偏置天线(DPCA)技术进行杂波抑制,进而检测出地面振动目标。对回波信号分析表明,经DPCA杂波抑制后回波信号中存在一个随慢时间变化的包络项,称为慢时间包络(STE),该项将影响振动目标微多普勒(m-D)时频曲线的能量分布,导致无法获取完整的振动目标mD时频曲线;进一步地,利用STE项与振动特征之间的关系,可实现振动目标的特征提取。仿真实验验证了理论分析结果及特征提取方法的有效性。

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机载阵列前视合成孔径雷达（SAR）信号模型中忽略载机速度会影响成像。针对该问题，在调频连续波（FMCW）SAR信号模型中考虑了载机速度，分析了栽机速度的影响和裁机连续运动引入的多普勒频率偏移的特点，结合FrequencyScaling算法，研究了机载阵列FMCWSAR前视成像。成像仿真和性能参数分析表明：改进方法可精确实现载机运动条件下的FMCWSAR前视成像。

一种抑制FMCW SAR距离模糊的方法

在调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)系统中,由于FMCW SAR发射信号的特殊性,距离向模糊严重。本文从FMCW SAR系统的成像原理出发,采用码分的方法,交替发射调频斜率相反的调频连续波,对FMCW SAR距离模糊进行有效抑制。文章给出了该方法的算法推导及仿真结果,并进行了分析,仿真结果验证了该方法的有效性。

滑动聚束FMCW-SAR的子孔径波数域成像算法

该文分析了滑动聚束调频连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)的几何关系,建立了回波模型并推导了回波信号频谱。根据其信号特性,提出了一种子孔径波数域算法。该算法利用波数域匹配滤波和距离堆栈方法精确补偿了距离方位耦合相位,避免了插值操作,计算精度高,适用于斜视工作模式。通过子孔径相干合成实现了比条带模式更高的方位分辨率,同时利用子孔径图像的拼接得到了比聚束模式更宽的测绘区域。仿真结果及分析验证了所建信号模型的合理性和该算法的有效性。

改进的FMCWSAR距离-多普勒成像算法

调频连续波合成孔径雷达（FMCWSAR）具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高的优点而受到越来越广泛的关注。文章介绍了FMCWSAR的去调频信号模型和成像几何模型，重点推导了改进的距离一多普勒算法的流程，定量分析了斜置项和剩余视频相位项（RVP）对成像的影响，并给出了精确成像所需的方位向匹配滤波函数的改进方法，最后通过仿真验证了该算法的正确性和可行性。

FMCW-SAR体制下快速运动目标检测与成像方法

针对调频连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)体制下的快速运动目标检测与成像问题,该文提出一种双通道FMCW-SAR动目标检测和成像新方法。该方法考虑到调频连续波固有的特点,将多普勒频移补偿和偏置相位天线(DPCA)技术结合,进行杂波抑制,检测动目标。并针对快速运动目标的散焦和多普勒谱分裂等问题,采用Keystone变换、方位去斜等方法实现快速运动目标的重聚焦。最后,仿真实验验证了所提方法的有效性和可行性。