An approach to wide-field imaging of linear rail ground-based SAR in high squint multi-angle mode

Ground-based synthetic aperture radar(GB-SAR) has been successfully applied to the ground deformation monitoring.However, due to the short length of the GB-SAR platform, the scope of observation is largely limited. The practical applications drive us to make improvements on the conventional linear rail GB-SAR system in order to achieve larger field imaging. First, a turntable is utilized to support the rotational movement of the radar.Next, a series of high-squint scanning is performed with multiple squint angles. Further, the high squint modulation phase of the echo data is eliminated. Then, a new multi-angle imaging method is performed in the wave number domain to expand the field of view. Simulation and real experiments verify the effectiveness of this method.

一种适用于星载大斜视聚束SAR的改进距离徙动算法

星载大斜视聚束合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)探测范围大、目标驻留时间长,有广泛的应用前景,但会带来较大的距离徙动,使得回波信号耦合严重。传统算法使用固定窗接收数据,为了采集完整,则需要较大的采样窗,但采得数据中存在大量的无效数据,采样效率很低。为解决时域采样效率低等问题,可使用滑窗接收模式,但该模式一般结合时域算法或极坐标格式算法使用,而在星载SAR大场景成像的情况下,时域算法计算效率低下,极坐标格式算法的聚焦半径较小,因此本文提出了一种改进的距离徙动算法来解决大斜视滑窗接收模式下的高效精确成像问题。本文建立了滑窗接收模式下的时域回波模型,利用傅里叶变换的性质推导出精确两维解析频谱,并基于上述两维解析频谱,提出雷达视线坐标系下的两维空间域解耦方法并给出对应的完整成像处理流程,最后通过仿真实验验证算法的有效性。本文提出的新方法既能解决大斜视两维频谱扭曲带来的频域采样效率低下问题,又可避免传统方法在大斜视模式下的残留距离徙动放大问题,为后续的自聚焦处理提供便利。

基于椭球模型的斜视星载SAR距离模糊仿真

距离模糊比是星载SAR图像的一项重要指标,与正侧视成像相比,大斜视成像星地几何关系更为复杂,传统距离模糊计算与仿真中将地球视为球体的假设会对计算结果造成较大偏差,不能准确评估SAR图像质量。本文采用更为准确的地球椭球模型代替球体模型,并提出了一种基于斜视天线坐标系的模糊区计算方法,利用此方法对距离模糊比沿距离向测绘带的变化进行仿真,同时对距离模糊比沿方位向的空变性也进行研究。本文研究成果对星载SAR系统设计具有重要参考价值。

一种机载大斜视SAR运动补偿方法

大斜视合成孔径雷达(SAR)成像要求较长的合成孔径,这样载机的不平稳性对其影响较大,如何对大斜视SAR进行运动补偿是实现大斜视成像的关键.本文根据大斜视SAR成像的几何模型,推导出大斜视SAR的瞬时多普勒调频率表达式,并利用从数据中估计得到的多普勒调频率和运动平台的惯导参数来分离和估计运动误差的空间分量,然后利用所得的运动误差对大斜视SAR数据进行包络和相位的运动误差校正.本文所提出的大斜视SAR运动补偿方法能和大斜视SAR成像算法很好地结合,并且仿真和实测数据的成像结果验证了该方法的有效性.

一种新的频域带宽合成的斜视高分辨SAR成像方法

针对步进频信号带宽合成存在相位跃变的问题,提出一种新的频域带宽合成方法.由于雷达与目标相对运动是导致合成频谱相位跃变的主要原因,因此,该方法根据雷达与目标相对运动的斜距形式对各个子脉冲引入的相位误差进行补偿.文中采用了改进的步进频数据处理方法,首先对子频带进行脉冲压缩,然后进行带宽合成、二次距离压缩及徙动校正,从而避免了子频带进行徙动校正后对带宽合成的影响.在完成带宽合成后,采用调频变标(Chirp Scaling,CS)算法得到了斜视二维高分辨合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像.为了证明该方法的有效性,给出了仿真及实测数据的处理结果.由理论仿真与实测数据的对比分析可知,该方法有效地实现了窄带步进频信号合成宽带信号.

匀加速运动平台下的大斜视DBS成像方法

距离走动校正和二次相位误差补偿是匀加速运动平台下大斜视DBS成像的难点.因此,本文提出一种基于Radon变换校正距离走动、基于Radon模糊变换补偿二次相位误差的DBS成像算法,并推导了此校正和补偿算法的空域适应性条件.该算法原理简单、精度高,且无需雷达平台运动参数、视角等先验信息,可实现预定方位分辨率的DBS成像.仿真实验验证了算法的有效性.

星载大斜视聚束SAR变PRI成像技术研究

星载SAR大斜视聚束可以实现高分辨率宽覆盖成像和目标多方位信息获取,但斜视情况下大距离徙动会造成回波数据获取效率下降、波位选择困难等问题。变PRI技术可以跟踪聚束成像过程中目标斜距变化,提高数据获取效率、降低波位选择难度。该文对星载大斜视聚束SAR的变PRI工作机理进行了研究,提出了一种PRI变化序列迭代设计方法和波位选择策略,研究了样条插值和NUFFT两种非周期非均匀采样重建方法,并首次通过机载飞行试验对所提出的变PRI的SAR系统工作体制进行了验证。

基于时域去走动的SAR大斜视CS成像算法

该文针对大斜视SAR回波信号的大距离走动、小距离弯曲的特点,提出了一种将时域去走动和CS算法相结合的成像算法。首先在时域校正距离走动,然后在频域校正距离弯曲,最后通过几何校正完成目标成像。经过时域去走动处理后,距离向和方位向的耦合大大降低,不仅可适应大斜视角的成像要求,而且测绘带宽度也会增大。仿真结果表明,改进后的算法可满足大斜视角和较大测绘带宽度的成像要求。

带有多普勒中心空变校正的大斜视SAR成像方法

在大斜视合成孔径雷达成像中,常采用时域校正线性走动的方法来消除距离方位的耦合性,但现有的成像算法仅考虑走动校正带来的方位向调频率的空变,而忽略多普勒中心的二维空变,这将严重影响图像聚焦.文中详细分析了多普勒中心二维空变对聚焦的影响,提出一种带有多普勒中心空变校正的方位向处理新方法,提高了聚焦质量.仿真结果及实测数据验证了该方法的有效性.

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。

一种大斜视SAR俯冲段频域相位滤波成像算法

大斜视SAR俯冲阶段的高速下降以及加速度等特点,导致距离方位耦合严重,方位平移不变性的假设不再成立,无法得到精确的二维频谱,给成像处理带来困难.针对这些问题,本文提出一种基于频域相位滤波处理的子孔径俯冲段成像算法.采用级数反演(MSR)得到精确的二维频谱,时域校正距离走动、频域校正距离弯曲的方式实现距离和方位的二维解耦合,最后在方位频域引入高次频域相位滤波因子校正调频率的空变并结合谱分析技术(SPECAN)实现信号方位频域聚焦.整个算法只包含快速傅里叶变换(FFT)和复乘,不涉及插值,易于工程实现.点目标仿真数据和机载实测数据处理验证了本文提出算法的有效性和实用性.

大斜视SAR的改进NCS算法

合成孔径雷达(sythetic aperture radar,SAR)回波信号在大斜视时存在着严重的耦合,采用常规的非线性调频变标(nonlinear chirp scaling,NCS)算法成像,结果会出现散焦。为了消除大斜视时回波的耦合,提出一种改进NCS算法。首先,在二维频域中补偿参考距离处二阶以上的相位耦合项。其次,在第一次变标过程中采用四次多项式模型,同时引入常量因子消除常规NCS中多普勒参考频率须在频带范围外的限制。最后,通过第二次变标消除常量因子的影响。同时,分析了测绘带宽度对调频率误差的影响,从而确定理想测绘带宽度。仿真结果表明,改进后的算法完成大斜视时的场景聚焦,满足大斜视下的成像要求。

基于NCS算子的大斜视SAR压缩感知成像方法

该文针对大斜视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像进行研究,提出了一种基于非线性频调变标(Non-linear Chirp Scaling,NCS)算子的大斜视SAR压缩感知成像方法。首先在详细分析大斜视SAR回波信号模型的基础上,给出了一种基于全采样数据的NCS成像算法,该算法有效完成了回波数据的走动补偿与解耦合处理,实现了准确成像。其次针对降采样的大斜视SAR回波数据成像问题,提出将上述成像算法构造成NCS算子并基于该算子建立压缩感知重构模型,通过对模型的优化求解直接获得最终的成像结果。该方法对于稀疏性成像场景能够有效降低回波数据采样率实现高质量成像,对于非稀疏成像场景在满采样条件下能够提高成像质量。最后的点目标和面目标的仿真实验验证了该文所提方法的有效性和可行性。

机载大斜视SAR的快速简易成像方法

大斜视角下SAR信号特点表现为大的距离走动和小的距离弯曲,这使得采用时域距离走动校正和二维可分离成像方法成为可能.但方位场景较大时要考虑聚焦深度的限制,须采用复杂的算法.提出一种将成像和校正几何形变相结合的分段处理方法,段与段之间可以完全衔接,实现快速连续实时成像.仿真试验和实测数据成像均证明快速简易方法是可行的.

一种改进方位向非线性CS大斜视角SAR成像算法

大斜视角SAR成像时存在严重的距离走动现象,慢时域的距离走动校正在解决这一问题同时导致了聚焦深度问题。分析了二维频域解耦合后残余相位误差以及时域走动校正后的多普勒调频率误差,提出一种改进的方位向非线性CS算法,校正了三次以上距离迁徙带来的相位误差,同时采用改进非线性CS扰动方程补偿了随方位偏移量线性变化的调频率误差。仿真结果表明,改进算法的大斜视角大场景成像性能优于传统的高分辨大斜视角成像算法。

基于方位空变斜距模型的大斜视机动平台波数域SAR成像算法

由于加速度的存在,非线性轨迹的大斜视机动平台的SAR成像是一个亟待研究的问题。传统的斜距模型一般没有考虑加速度带来的点目标方位空变,在加速度存在的情况下难以获得良好的聚焦效果。为了解决加速度带来的影响,该文提出一种带加速度的非线性轨迹的方位空变模型,在此基础上提出一种大斜视波数域成像算法,通过空变滤波函数去除加速度带来的方位调频率变化和多普勒中心空变。最后通过误差分析证明了所提方位空变模型的有效性,并通过仿真对比实验结果证明了所提成像算法的有效性。

弹载调频连续波合成孔径雷达大斜视成像方法研究

弹载调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW SAR)在大斜视工作模式下,导弹的连续运动会在距离向产生多普勒频移,导致距离向频谱偏移及方位像散焦,高速运动及大斜视角还会引入一个二次相位误差,影响距离像的聚焦.通过推导分析弹载FMCW SAR大斜视回波信号的波数域表达式,提出一种弹载FMCW SAR大斜视成像方法,在二维波数域完成了多普勒频移校正、二次相位误差补偿和距离徙动校正,很好地改善了成像质量.仿真实验验证了理论分析结果及所提成像方法的有效性.

大斜视SAR成像的一种新的二维可分离处理方法

大斜视角下SAR信号的特点表现为大的距离走动和小的距离弯曲,这使得采用横距域距离走动校正和二维可分离成像方法成为可能,但方位场景较大时要考虑方位向聚焦深度的限制。该文采用非线性调频变标的方法补偿方位向调频率随目标横距的变化,得到了良好的结果。

弹载SAR大斜视扩展CS成像算法

针对弹载合成孔径雷达大斜视工作模式下图像几何失真和成像匹配过程中的图像失配问题展开研究,通过分析巡航导弹攻击末段飞行特性,提出了一种采用距离向变标处理的扩展CS算法。该算法可以校正因大斜视带来的图像几何失真,能够用于末制导景象匹配。点目标和分布式目标仿真结果证明了算法的有效性,与传统的CS算法的对比证明了算法的优越性。

用于大斜视FMCW-SAR成像的频率变标算法

针对现有频率变标算法在斜视角较大情况下失效的问题,提出了一种适合大斜视调频连续波合成孔径雷达成像的频率变标算法.该算法是在引入一个新的剩余视频相位项的基础上,同时考虑了变标时斜视角变化对距离向带宽的影响,有效地克服了在大斜视模式下变标时带来的距离向频谱混叠问题,从而使得频率变标算法能在大斜视模式下得到聚焦良好的成像结果.