ScanSAR成像及测绘带拼接像素间隔的归一化

针对扫描模式合成孔径雷达(ScanSAR)的成像拼接处理中存在的像素间隔不一致的问题,分析比较了几种成像算法的像素间隔以及由此引起的拼接错位。改进的SPECAN(spectral analysis)算法能够对子图像内部的方位像素间隔进行归一化,但是没有考虑子图像之间的归一化。给出了对子图像内与子图像间像素间隔归一化的方法,通过设置恰当的参考斜距能够实现整个测绘带像素间隔的统一。仿真和处理结果表明可以获得很好的拼接效果。

星载ScanSAR干涉处理研究

星载ScanSAR干涉测量是一种宽测绘带的三维测高模式。该文结合ScanSAR工作原理,研究该模式干涉信号的频谱特点及ScanSAR干涉处理中特有的方位扫描同步;分析ENVISAT卫星ASAR Wide Swath模式单视复图像数据的特点,提出ScanSAR干涉数据处理的具体实现方案,并通过处理真实数据验证该方法的有效性。

星载ScanSAR模式ECS成像算法研究

针对ScanSAR的扩展CS(ECS)成像算法兼有CS算法的精确处理和SPECAN算法的高效性.从ScanSAR回波的一般表达式出发,推导了扩展CS算法的信号流程.根据推导结果,利用另一种距离向处理参考函数和方位变标函数完成了变标处理.利用点目标仿真回波成像试验,分析了本文的算法与原始扩展CS算法的区别,验证了本算法的相位保持特性.利用ASAR Wide Swath原始数据,结合ScanSAR数据的多普勒中心频率估计,验证了算法适合于实际数据成像.

星载ScanSAR天线指向稳定度对辐射校正的影响

基于均匀加权天线模型,推导星载ScanSAR天线指向不稳定引起的多普勒中心频率估计误差,建立多普勒中心频率估计误差与图像辐射校正精度之间的数学模型,进而提出星载ScanSAR辐射校正对天线指向稳定度的要求。最后,通过计算机仿真,验证了理论分析的正确性。

一种改进的基于全数据集的星载ScanSAR多普勒中心估计方法

提出一种改进的适合于ScanSAR成像的多普勒中心估计方法.算法首先在各个子带内求得解卷绕的多普勒基带中心估计;随后利用各子带间脉冲重复频率(PRF)的差异,以最小均方误差准则寻找合适的模糊数组合,从而解决多普勒模糊问题.与以往方法不同之处在于,多普勒模糊的解法基于整个回波数据集,而不依赖于相邻子带重叠区数据,且不需要关于信号或噪声分布的先验知识.算法假设子带间的方位向天线指向变化足够小,以致由此导致的多普勒中心的变化远小于PRF的差异,从而可以近似认为多普勒中心是随距离连续变化的.该算法容易实现,并且能有效保证多普勒中心估计的精度和效率.

ESTIMATION OF DOPPLER CENTROID FREQUENCY IN SPACEBORNE SCANSAR

Doppler centroid frequency is an essential parameter in the imaging processing of the Scanning mode Synthetic Aperture Radar (ScanSAR). Inaccurate Doppler centroid frequency will result in ghost images in imaging result. In this letter, the principle and algorithms of Doppler centroid frequency estimation are introduced. Then the echo data of ScanSAR system is analyzed. Based on the algorithms of energy balancing and correlation Doppler estimator in the estimation of Doppler centroid frequency in strip mode SAR, an improved method for Doppler centroid frequency estimation in ScanSAR is proposed. The method has improved the accuracy of Doppler centroid frequency estimation in ScanSAR by zero padding between burst data. Finally, the proposed method is validated with the processing of ENVIronment SATellite Advanced Synthetic Aperture Radar (ENVISAT ASAR) wide swath raw data.

基于掩膜投影和双参数CFAR的圆周扫描GBSAR三维点云提取方法

圆周扫描地基合成孔径雷达(Ground based Synthetic Aperture Radar,GBSAR)通过在竖直面做圆周旋转扫描,具备三维成像的重要优势。但是其圆周观测几何会产生强旁瓣,造成目标点云提取困难。目前未见圆周扫描GBSAR三维点云提取方法的相关研究,经典的双参数恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)算法虽然能够提取三维点云,但需要对三维像不同高度逐层进行检测,由于强旁瓣的影响,无法准确提取三维点云。针对上述问题,本文提出基于掩膜投影和双参数CFAR的圆周扫描GBSAR三维点云提取方法,该方法利用掩膜投影和两次双参数CFAR实现强旁瓣影响下的点云精确提取。该方法首先对SAR三维图像应用最大值投影获取三视图,然后对三视图进行第一次双参数CFAR获取三视图掩膜;然后利用三视图掩膜投影,通过SAR三维像取交集去掉空间位置旁瓣,得到潜在目标区域数据;最后对潜在目标区域的数据应用第二次双参数CFAR实现点云提取。该方法利用实际数据进行实验,结果表明,所提方法与经典的双参数CFAR逐层检测算法相比,可更准确地提取出三维SAR图像目标点云。

机载环扫成像雷达数据处理方法研究

经典的聚焦式合成孔径和非聚焦式合成孔径数据处理方法主要用于星载或机载侧视成像 ,而环形扫描成像是一种特殊的成像方式 ,不能直接利用经典的成像处理算法。为了解决环形扫描高分辨率成像问题 ,概述了环扫成像雷达的工作方式 ,介绍了用聚焦式合成孔径和非聚焦式合成孔径提高方位分辨率的 3种实现方法。通过仿真验证了这 3种方法的有效性。该方法也可用于非环扫成像雷达系统。

大幅宽激光合成孔径雷达成像技术研究

激光合成孔径雷达(SAL)结合了光相干探测技术和合成孔径成像技术,其微弱信号检测能力达到光子量级、成像分辨率可以突破望远镜衍射孔径极限,可以获得高分辨率图像而不受探测距离影响。针对SAL系统在成像幅宽方面的技术短板,在介绍激光合成孔径雷达与扫描成像激光雷达(Li DAR)各自发展阶段和技术特点的基础上,该文提出合成孔径技术与激光扫描技术相结合,在实现高分辨率成像同时突破SAL技术的成像幅宽限制。通过对扫描模式下SAL信号模型分析、机载SAL外场飞行成像实验和地面目标合成孔径成图计算,该文展示了SAL在远程、高分辨率和扫描成像中的应用潜力,提出了弥补现有SAL技术在成像幅宽和作业效率方面的缺憾的方法,为SAL系统在大幅宽、高分辨率对地观测以及空天弱目标ISAL成像提供了科学技术手段。

环扫SAR的快速聚焦成像算法

针对环扫合成孔径雷达的成像方法进行研究,分析了环扫合成孔径雷达的工作原理以及信号模型,并提出一种基于频谱分析的聚焦成像算法,该算法较好地校正了批处理数据内的距离徙动,适合对环扫SAR(Synthetic Aperture Radar)进行高精度成像处理.给出了块数据快速聚焦算法的流程图以及简单的推导过程,并在此基础上给出了环扫SAR成像处理的完整流程.较之经典多普勒波束锐化DBS(Doppler Beam Sharpening)非聚焦算法,这种聚焦算法计算量略大,但成像精度高;较之ECS(Extended Chirp Scaling)算法,虽然补偿精度稍低,但计算量大大降低.因此这种算法能够很好地用于环扫SAR高分辨率快速成像.计算机仿真结果验证本文算法的有效性.

斜视圆迹环扫SAR模式特性分析及成像方法

圆迹环扫合成孔径雷达是一种通过增加方位扫描速度来实现快速大场景成像的新型合成孔径雷达成像模式.相比于常见的正侧视圆迹环扫合成孔径雷达,斜视圆迹环扫合成孔径雷达由于其独特的观测角度,拥有正侧视圆迹环扫合成孔径雷达所不具备的观测优势.但是,现有的正侧视圆迹环扫合成孔径雷达信号特性分析方法以及成像技术已不再适用于斜视圆迹环扫合成孔径雷达.针对此问题,结合斜视圆迹环扫合成孔径雷达的运动特点,建立了回波距离模型,并进一步分析了方位扫描速度、多普勒特性及方位分辨率等参数,从中揭示了斜视圆迹环扫合成孔径雷达和经典直线模式之间的内在联系,给出了适用于斜视圆迹环扫合成孔径雷达的成像算法.

一种前视探地雷达波速估计方法

波速估计是探地雷达中的一个重要的课题,在前视探地雷达中尤其重要,它是前视探地雷达成像和对目标定位的基础.本文用合成孔径处理和速度扫描的方法建立x-t-v数据矩阵,在x-t-v矩阵中根据杂波和曲线顶点处沿v轴方向的“叠加幅度-波速”曲线的不同特点,提取目标回波曲线顶点区域,在提取的曲线顶点区域选取对波速变化敏感的回波曲线顶点来估计波速.对实测数据的处理证明了其有效性.

环视SAR成像处理中的几何失真校正算法

环视合成孔径雷达(SAR)图像用于导弹精确末制导中的景象匹配处理,需要满足几何精度的要求。校正由雷达平台不规则运动和天线圆周扫描导致的图像几何失真,是环视SAR成像处理中的关键步骤。文中在利用线性距离多普勒算法生成子图像的前提下,提出了一种基于像源与像点映射关系的距离多普勒域图像几何失真校正算法。该算法无需复杂的坐标系转换计算,实现了360°范围内任意波束指向上SAR子图像几何失真校正。地面点目标仿真和实测数据成像结果证明了该算法的有效性。

方位扫描SAR区域成像研究

研究在SAR区域成像中,通过天线波束方位扫描扩大成像区方位宽度的机理以及信号处理方法。首先描述天线波束扫描的几何关系,推导出为达到要求的成像分辨率以及成像区方位宽度所需的天线波束扫描角速度和扫描角度的计算公式。分析了成像区位置与载机航迹的几何关系。然后讨论方位扫描SAR区域成像信号处理方法,并给出系统点目标响应仿真结果。最后,用试飞实测数据成像做了验证。

脉内聚束SAR方位高分辨率宽测绘带成像

针对星载合成孔径雷达(SAR)方位高分辨与宽测绘带之间的矛盾,提出脉内聚束SAR模式实现高分辨宽测绘带成像.建立了脉内聚束SAR模型,分析了脉内聚束SAR回波信号特性,得出脉内扫描技术会导致不同方位子场景上散射点相互叠加引起距离模糊的结论.针对该距离模糊,利用俯仰维多孔径进行空域滤波解模糊;并分析了地形起伏对成像结果的影响.脉内聚束SAR利用脉内扫描获得更长的合成孔径,以此实现高的方位分辨率;同时在采用低脉冲重复频率的情况下,获得宽测绘带,从而实现了高分辨宽测绘带成像.仿真实验结果验证了该方法的有效性.

一种改善交叉极化距离模糊度的新工作模式

距离模糊度是星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统设计考虑的重要指标.传统交替发射的全极化星载SAR系统中,受同极化模糊的影响,交叉极化距离模糊度会不同程度地恶化.针对这一问题,提出了全极化渐进扫描合成孔径雷达(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPSAR)工作模式以改善星载全极化SAR系统的交叉极化距离模糊度.按Radarsat-2近似的参数设计对比了两种全极化方案,仿真结果说明了全极化TOPSAR系统可以防止同极化模糊对交叉极化信号的影响,有效改善星载全极化SAR的交叉极化模糊度性能.

基于环扫天线的多模式SAR实现方法

本文探讨了基于环扫天线的多模式合成孔径雷达,这种雷达能够实现环扫模式、条带模式、双侧视条带以及聚束模式。文中阐述了这种合成孔径雷达各种工作模式的特点,分析了主要的系统工作参数设计要求和实现方法。计算机仿真结果表明基于环扫天线的多模式SAR是可行性的。

多发多收Scan模式实现高分辨宽测绘带SAR成像

针对传统星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)高分辨与宽测绘带成像之间的矛盾,提出基于多发多收扫描模式的SAR成像方法。该方法通过控制波束指向,使其在距离向多个子测绘带间周期性照射,进而得到距离向宽测绘带。同时,为了保证方位向分辨率,利用多天线接收和波束形成实现低方位重复频率下的多普勒模糊信号重构。另外,利用多个发射天线发射不同载频信号及频带合成技术获得距离向高分辨率。最后,应用参数设计结合仿真数据实验验证了该方法的有效性。

圆轨迹环视SAR成像处理

圆轨迹环视合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)是一种能够实现广域观测的新模式合成孔径雷达,由于它特殊的运动轨迹,直线SAR的成像算法不能直接应用于圆轨迹环视SAR数据处理。然而,对于圆轨迹环视SAR系统而言,其响应函数具有"沿角度维平移不变"的特性。因此可以利用这一特性,借鉴条带SAR成像算法的思想,在频域研究圆轨迹环视SAR数据的成像方法。推导了圆轨迹环视SAR回波信号的精确二维频谱表达式,并在距离多普勒域给出了一种圆轨迹环视SAR成像方法。仿真实验验证了算法的有效性。

基于方位向波束扫描的宽测绘带SAR方法研究

宽测绘带合成孔径雷达(SAR)是目前SAR研究的一个热点问题,在需要全球动态观察或高重复周期观察局部地区的应用中都希望能进行宽测绘带成像。在宽测绘带SAR方法中的关键问题是如何在混叠的信号中提取出各个子测绘带的回波,在现有的宽测绘带SAR方法中多数是基于距离向多波束、距离向脉冲编码、距离向自适应聚焦等方法区分各个子测绘带的回波。文中提出了一种基于方位向波束扫描的宽测绘带方法,可以在方位向频谱上区分各个子测绘带的回波,从而在保持SAR分辨率的情况下扩展测绘带。