联合距离方位二维NCS的星弹双基前视SAR成像算法

星弹双基前视SAR能够全天时全天候获取导弹前方区域高分辨图像,是一种极具潜力的成像制导技术。然而,距离和方位参数的耦合与空变,阻碍着星弹双基前视SAR向高分辨成像发展。该文首先基于低轨星载照射源与高速前视的弹载接收平台构型,推导了回波信号的精确距离多普勒域解析式。然后,在距离向上,提出距离非线性变标(NCS)算法来均衡距离徙动和距离调频率,并在二维频域一致补偿;在方位向上,该文所提算法将收发机的方位调频率进行分解,利用方位NCS消除方位调频率在方位向上的高阶空变。最后,进行二维匹配滤波,得到全局聚焦良好的SAR图像。点目标和场景仿真验证了所提算法的有效性。

多方位角观测星载SAR技术研究

该文针对多方位角观测星载SAR新技术进行综述。首先分析了当前国内外SAR卫星发展现状和趋势,并从多个角度对比综述了其对地观测的能力。在此基础上,结合当前应用需求对多方位角观测星载SAR工作新模式进行了综述,解析其工作机理,并结合试验结果总结分析了多方位角观测星载SAR在目标散射信息、几何信息和运动信息获取方面的优势。最后,对多方位角观测星载SAR技术的发展进行了总结和展望。

星载SAR DPCMAB技术的方位向非均匀采样研究

在星载SAR分离相位中心方位多波束(DPCMAB)系统中,发射脉冲盲区和星下点回波盲区的存在会引起 方位向非均匀采样,从而在方位向冲激响应的主瓣两侧产生不期望的尖峰。该文采用Spectral-Fit法和时域重构法 在不影响图像性能的基础上,消除了非均匀采样带来的影响。最后通过对两者运算量的分析,指出时域重构法优于 Spectral-Fit法。

星载寄生式SAR多普勒特性分析

本文基于星载双基地雷达空间几何关系,给出了星载寄生式SAR系统中小卫星多普勒参数的两种表达形式,进一步给出了与多普勒特性相关的几个重要系统参数的表达式。分析了基线和相对速度对小卫星多普勒特性参数偏移主星参数的影响,指出基线是主要影响因素;对多普勒中心频率影响大,对多普勒调频斜率及方位分辨率影响小。分析了利用寄生式SAR提高方位分辨率的能力和限制因素。

一种基于压缩感知恢复算法的SAR图像方位模糊抑制方法

方位模糊现象广泛存在于星载合成孔径雷达图像中。当模糊能量较强时,会出现大量的虚假目标,严重影响对图像的判读。由于模糊能量与真实主区能量在时域、频域中均互相混叠,现有的处理方法很难在不损失分辨率的条件下,有效抑制方位模糊所产生的"鬼影"。该文提出一种基于压缩感知恢复算法的方位模糊抑制方法,通过截断图像的多普勒频谱实现模糊抑制,而后将原始图像作为先验信息、将截断谱作为观测结果,利用压缩感知恢复算法,迭代求解出高分辨率的图像。经过仿真与真实数据验证,该方法可以有效抑制方位模糊能量,而不损失主区目标分辨能力,且对复杂场景同样具有良好的效果。

星载滑动聚束SAR的成像性能

针对星载滑动聚束成像模式SAR,分析了系统方位分辨率和成像带宽提高的基本原理;针对分辨率、成像带宽、系统灵敏度、距离模糊度、方位模糊度等系统关键性能参数,进行了理论分析和研究,并提出了系统灵敏度、距离模糊度、方位模糊度等性能参数的计算方法;进行了计算机仿真,仿真结果证明了所提方法的有效性。

星载SAR方位模糊研究

本文根据方位模糊产生机理详细分析了方位向成像处理参数、波长、方位方向图副瓣对方位模糊的影响。通过分析可知:方位分辨率相同时,低频段SAR系统模糊问题更严重,但可通过提高重频、压低方向图副瓣电平等方法可改善方位模糊,最后仿真验证了上述结论并给出改善方位模糊的设计考虑。

星载SAR散射波欺骗干扰研究

在散射波干扰方式下,SAR干扰信号的多普勒频率与雷达回波信号不一致,造成虚假图像散焦和成像位置偏移,甚至不能成像,只能算是一种噪声压制干扰。本文提出了一种新的散射波欺骗干扰的实现方法,通过距离向延时和方位向相位补偿,使得散射波干扰信号与回波信号距离向频率、方位向相位一致,取得了较好的干扰效果。

分布式小卫星SAR宽域和高方位分辨率处理方法

用多个分布式小卫星构成星座,可以完成多项雷达探测任务,如地面动目标检测(GMTI)、地面高程测量等,其探测性能可比单个卫星明显提高。分布式小卫星也可用来提高SAR的横向分辨率,主要是解决高横向分辨率与宽测绘带的矛盾。小卫星用横向孔径小的天线(为提高横向分辨率)和较低的重复频率(为加宽测绘带),其回波信号会产生多普勒模糊,但多个小卫星的空间自由度可用来解模糊,从而可以实现宽域(宽观测条带)和高方位分辨率SAR成像。本文对分布式卫星解多普勒模糊的方法进行了讨论,并提出了对卫星星座构形的要求。如果星座构形已定.则应微调脉冲重复频率以满足解多普勒模糊的要求。

多方位角多基线星载SAR三维成像方法研究

传统星载合成孔径雷达(Sythetic Aperture Radar, SAR)采用多基线的方式可获取目标区域的3维图像,解决了SAR 2维图像中的叠掩问题,但仍存在因遮挡导致的信息获取不足的问题。为此,该文首次提出了多方位角多基线星载SAR 3维成像方法,其不仅解决了叠掩问题,还通过融合不同方位角下获取的3维点云减少了遮挡区域,提升了星载SAR信息获取能力。文中首先建立多方位角多基线星载SAR空间观测模型,并通过推导论证斜视多基线观测和正侧视多基线观测具有相同的数学信号模型,为直接将正侧视时的3维成像方法应用于斜视时的3维处理提供理论支撑;在此基础上,给出多方位角多基线星载SAR 3维成像方法及处理流程,其包括SAR斜视3维处理和多方位角3维点云融合两个步骤;最后,通过方位角45°下的点阵目标实验验证SAR斜视3维处理方法的有效性,并利用方位角45°和–45°下的直升机目标仿真验证多方位角3维点云融合方法的有效性。

星载SAR全方位模糊特性及计算方法

常规的星载SAR模糊度计算方法是基于距离向一维方向图和方位向一维方向图,独立进行距离向模糊度和方位向模糊度分析。由于星载SAR对地观测是二维的,因此距离模糊度是全方位的,且真实的模糊能量仅来自于距离向模糊信号,方位向模糊是基于距离向模糊信号的基础上由于成像处理导致的模糊信号重组。为解决系统设计时预估分析的距离向模糊度值与实际成像效果不一致的问题和还原方位向模糊度本质,提出了星载SAR模糊度分析和计算的新方法。该方法首先从模糊特性机理出发,分析了距离和方位模糊产生的原因和两者之间的关系;然后建立了方向图任意指向角度与对地实际观测之间的角度转换模型,同时以二维方向图为基础给出了全方位模糊度计算的方法和步骤;最后进行了仿真设计验证,仿真结果表明,全方位模糊度计算方法更加符合实际成像效果,且为后续高分辨率星载SAR系统设计和模糊度抑制提供了参考依据。

高分辨星载SAR的方位维频率非线性变标成像算法

在高分辨情况下,星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)的合成孔径时间变长,加速度带来的影响则不可忽略,匀速直线模型下的传统算法将失效。利用加速度斜距模型,分析了曲线轨迹模型下聚束式SAR的空变特性,提出了一种适用于大场景高分辨成像的方位维频率非线性变标算法。首先,通过构造一个方位维多相滤波函数,增加方位维变标的自由度,使得构造的扰动函数可以消除空变的距离方位二维频域耦合项;然后,改进了常规的两步去混叠算法,使之更加适用于曲线轨迹模型;最后,利用梯度运算将方位调制项的空变系数进行分解,通过扰动函数消除空变的方位项。仿真结果验证了所提算法的有效性。

基于地面发射机的方位多通道SAR系统通道幅相误差估计方法

方位多通道SAR系统能够克服最小天线面积的限制,从而满足了高分辨率和宽测绘带的性能要求,是星载SAR研究的热点。对于方位多通道SAR系统,通道间的幅相误差对系统成像性能有很大影响,必须对其进行标定。针对幅相误差具有空变性和估计精度易受噪声影响的特点,利用子空间投影算法,提出了一种基于地面发射机的定标方法,通过合理的地面发射机布设策略,解决幅相误差空变特性估计的问题,通过地面发射机容易实现高信噪比的特点,抑制噪声对估计精度的影响。最后通过仿真实验,对提出方法的有效性和精度进行了仿真验证,实验表明,该方法可以通过布设少量地面接收机即可解决幅相误差估计中空变特性和噪声影响的问题,同时还降低了算法的运算量,在仿真中达到了良好的估计精度,实现了成像的校正。

星载多通道SAR的模糊特性研究

为解决星载SAR的高分辨率和宽测绘带之间存在的矛盾,引入了多通道模式.基于多通道SAR的工作原理,深入分析了多通道SAR模糊信号的来源;从子带滤波和多通道重构的角度,提出多通道SAR的方位模糊计算方法,最后给出了仿真实例.仿真结果表明,该方法能够有效应用于星载多通道SAR设计中,指导选择合适的脉冲重复频率,以降低方位模糊和距离模糊.

多发多收SAR系统幅相误差定标方法

方位多通道SAR(Synthetic Aperture Radar)系统采用数字波束形成技术(Digital BeamForming,DBF),能够克服最小天线面积的限制,有效地解决了高分辨率与大测绘带之间的矛盾,实现了高分辨率宽测绘带对地观测,多发多收模式是方位多通道SAR未来的发展方向。对于方位多通道SAR系统,通道间的幅相误差对系统成像性能有很大影响,必须对其进行标定。利用子空间投影算法,提出了一种基于地面发射机和接收机的定标方法。其利用地面布设的发射机和接收机,分别估计出接收通道间的幅相误差和发射通道间的幅相误差,实现收发通道相位误差分离,从而估计出多发多收模式下各回波包含的幅相误差值。基于发射机和接收机估计方法的精度均得到了仿真验证。最后通过点目标仿真实验,对提出方法的有效性进行了仿真验证。实验表明,该方法通过布设地面发射机和接收机即可对多发多收模式下通道间的幅相误差进行标定,实现成像的校正。

星载分离相位中心方位多波束SAR方位向非均匀采样

星载分离相位中心方位多波束合成孔径雷达可同时实现高分辨率、宽测绘带成像.本文进行进一步分析指出,该技术会产生方位向非均匀采样,并最终可导致虚假目标产生.提出了几种消除方位向非均匀采样影响的算法.通过对各种算法进行比较指出,滤波器组法是最为高效的一种算法.

Channel Error Estimation Methods Comparison under Different Conditions for Multichannel HRWS SAR Systems

Multichannel synthetic aperture radar (SAR) in azimuth can resolve the contradiction between high resolution and wide swath faced with traditional SAR imaging. However, channel errors will degrade the performance of imaging. This paper compares the performances of four channel error estimation algorithms under different clutter distributions and SNR conditions. Further, explanations are given for performance differences of the four algorithms, which provide evidence for method selection in engineering applications.

星载DPC MAB SAR系统主要性能指标分析

星载分离相位中心方位多波束合成孔径雷达可以同时实现方位向高分辨率和宽测绘带成像。分辨率、测绘带宽度、模糊度和作用距离等性能指标是系统设计的目标,同时也是用户最为关心的指标。通过对这种新体制SAR技术原理进行分析,并参照常规SAR上述指标的定义,给出了DPC MAB SAR系统的分辨率、测绘带宽度、模糊度和作用距离等性能指标的计算公式,可用于系统工程设计时参考。同时计算结果与常规SAR对照,进一步体现了DPC MAB技术的优势。

方位多波束星载SAR原始数据仿真

方位多波束(MAB)技术可以有效解决方位向分辨率和距离向测绘带宽的矛盾,但目前仍没有以提高方位向分辨率为目的的MAB SAR投入运行,因此对该模式的研究只能通过仿真进行。目前公开发表的文献在模拟MAB模式时均附加了过多限制条件,使得仿真结果与实际情况有较大差异。首先介绍了MAB工作原理和回波模型,然后给出了在考虑地球自转及偏航控制等与实际情况更加吻合的条件下,MAB系统中原始数据的模拟方法,并提出了MAB系统中方位向相位误差仿真的方法。所给出的仿真方法及结论对于进一步进行MAB技术的研究有重要的参考价值。