无人机载合成孔径雷达系统技术与应用

该文在概述无人机载SAR技术特点的基础上,介绍了国内外无人机载SAR技术的发展概况,对无人机载 SAR的工作体制、关键技术、性能指标、典型系统及应用等方面的内容进行了归纳。结合研制的高分辨率、全极化、双天线干涉等SAR系统,重点讨论了基于功能单元的SAR系统设计、SAR实时成像数据处理、多维度运动误差补偿等技术。针对无人机的特点和对载荷的要求,概述了无人机载SAR在高分辨率、新功能模式等方面的技术进展。并针对国内外当前的发展概况,探讨了无人机载SAR技术的发展趋势。      

一种高分辨率W波段SAR系统

该文介绍了中国科学院电子学研究所研制的一套高分辨率W波段SAR系统,对系统的指标、组成、实现方案以及数据处理方法进行了描述,提出了非线性系统误差校正、高精度运动补偿、高隔离度收发系统设计等关键问题的解决方案。通过机载飞行实验,验证了W波段SAR系统的有效性。     

极坐标格式算法及其在条带SAR成像中的应用

极坐标格式算法(PFA)是一种典型的聚束SAR成像算法。本文从信号相位历程的角度阐述了PFA成像的基本原理，并基于对条带SAR和聚束SAR两种模式的比较，利用二者之间的内在联系，将条带SAR的原始数据进行分块处理并将分块数据等效成为聚束模式数据，然后用PFA对等效数据进行聚束成像。对外场数据的处理证实了理论分析的正确性和本文所提出方法的可行性。     

基于GPU的圆迹视频SAR实时成像算法

视频SAR要求高分辨率实时成像,很多成像算法在高分辨率成像时,算法复杂度较高,使用中央处理器（CPU）处理无法实时成像。为解决这一问题,该文提出了一种基于图形处理器（GPU）的圆迹视频SAR实时成像算法。该算法首先根据帧率与重叠率的关系截取回波数据,然后将极坐标格式算法（PFA）中传统的两维插值用效率更高的Chirp Scaling操作代替,并且利用3种优化技术对PFA的GPU实现进行加速。实验结果表明,该文所用成像算法帧率能达到5Hz,满足视频SAR实时成像的速度要求。     

机载平行等速双基SAR的极坐标格式成像算法

平行等速双基SAR是指收发平台速度大小和方向均相同的双基SAR系统,该构型具有广阔的应用前景。在此将传统适用于单基地SAR成像的极坐标格式算法（PFA）加以改进,使之适用于平行等速双基SAR成像处理。由于收发异置,回波信号在接收平面和发射平面的斜距几何关系比较复杂。为了便于后续的二维插值操作,用一个新的几何模型来描述收发平面上斜距的关系。该算法具有传统PFA算法的操作简单,易于实现的特点。最后通过仿真数据的成像处理对该方法进行了验证。     

三种聚束式SAR成像算法比较

首先建立了聚束式SAR成像的信号模型，阐述了聚束式SAR成像的基本原理。然后重点对三种聚束式SAR成像算法进行了讨论与比较，包括极坐标格式（PF）算法、线性一调频测绘（CS）算法和距离走动（RM）算法。最后给出了仿真实验及结论。     

W波段三维近场安检成像系统

本文介绍了一套基于频率步进体制的W波段三维近场安检成像系统以及相应的成像算法。W波段信号可以穿透普通衣物,对人员携带的藏匿物品进行成像。成像算法通过在频率波数域进行插值处理可以完全补偿近场的波前曲面。文中阐述了频率波数域的插值过程以及实验数据的预处理过程。成像系统通过发射宽带信号得到高分辨距离像,通过提高工作频率得到高分辨方位像,方位向分辨率优于5mm。成像实验结果表明该系统性能优于现有的Ka波段成像系统。     

圆迹SAR极坐标格式算法研究

 该文提出一种新的用于圆迹合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar, CSAR)成像的极坐标格式算法。在CSAR模式下,点目标的波数域3维频谱为3维曲面。根据这一特点,算法采用逐高度平面成像的方法最终获得3维图像,即通过参考函数相乘,将频谱投影到2维平面,既避免了高度向的插值,又保证了算法的精确性。并且该算法通过两步相位补偿操作校正了越距离单元徙动的高次项,扩大了有效成像范围,避免了场景边缘目标的散焦。最后,点目标仿真验证了该算法的有效性。     

未来X波段SAR的设计

目前，使用有源相控阵天线的未来Ｘ波段ＳＡＲ雷达正在研制开发之中。本文描述了这种ＳＡＲ系统的一般设计考虑，并对拟议中的下一代ＳＡＲ系统的设计提出了一些设想。     

机载SAR重复轨道干涉成像试验结果

该文描述了中科院电子所机载L-SAR系统的重复轨道干涉试验,通过对得到的观测数据进行处理和分析,得到了中国第一幅与实际地形图基本吻合的数字高程图,高程精度在10m左右。同时,该文提出一种适用于轨道有夹角的图像配准方法,并在处理过程中验证了算法的有效性。     

Watermarking with refined perceptual masking tuned for synthetic aperture radar images

A watermarking scheme designed for remote sensing images needs to meet the same demand of both invisibility as for ordinary digital images.Due to specific perceptual characteristics of Synthetic Aperture Radar （SAR） images,the watermarking algorithms with consideration of Human Vision System （HVS） modeling from optical images give poor performance when applied on SAR images.This paper examines a variety of factors affecting the noise sensitivity,and further proposes a refined pixel-wise masking approach for watermarking on SAR images.The proposed approach is applied on logarithmic transformed SAR images,and has increased the acceptable watermark embedding strength by about 6 dB to 10 dB while achieving the same levels of watermarked image visual quality.Experimental results show that this approach enhanced the perceptual invisibility of watermarking based on wavelet decomposition.     

快速搜索算法与极化合成孔径雷达三维成像

从全极化(hh,hv,vh,vv)合成孔径雷达(SAR)图像数据中,可提取方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维成像。该文重点研究极化 SAR三维成像快速算法;提出由 Stokes矢量推导的的极化椭圆方向用解模糊算法;讨论目标极化散射特性对提取地势高度信息的影响以及处理方法;并利用真实的极化 SAR图像数据得到了极化三维成像结果。     

Cross-range resolution of synthetic aperture radar based on diving model

This paper concentrates on the cross-range resolution of Synthetic Aperture Radar (SAR) based on diving model. In comparison to the azimuth resolution, the cross-range resolution can manifest the two-dimensional resolution ability of the imaging sensor SAR correctly. The diving model of SAR is an extended model from the conventional stripmap model, and the cross-range resolution expression is deduced from the equivalent linear frequency modulation pulses’ compression. This expression points out that only the cross-range velocity component of the horizontal velocity contributes to the cross-range resolution. Also the cross-range resolution expressions and the performance of the conventional stripmap operation, squint side-look opera-tion and beam circular-scanning operation are discussed. The cross-range resolution expression based on diving model will provide more general and more accurate reference.     

无人机载太赫兹合成孔径雷达成像分析与仿真

将太赫兹合成孔径雷达与无人机相结合,详细分析了其技术特点,重点研究了合成孔径雷达多个典型频段平均功率、理论方位向分辨力、最大距离徙动分量、条带宽度与其他关键参数的关系,给出了太赫兹合成孔径雷达的适用条件。针对低空无人机载平台、点阵目标,采用距离多普勒算法进行成像仿真,取得名义空间分辨力为0.3 m×0.3 m的高分辨力图像。     

IMAGING ANALYSIS OF FREQUENCY MODULATION CONTINUOUS WAVE SYNTHETIC APERTURE RADAR IN NEAR RANGE MODE简

Frequency-Modulation Continuous-Wave Synthetic Aperture Radar （FMCW SAR） has shown great potential in the applications of civil and military fields because of its easy deployment and low cost. However, most of these work and analysis are concentrated on airborne FMCW SAR, where the characteristics of the ilnaging geometry and signal are much similar to that of traditional pulsed-SAR. As a result, a series of test campaigns of automobile-based FMCW SAR were sponsored by Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences （IECAS） in the autumn of 2012. In this paper, we analyze the imaging issues of FMCW SAR in automobile mode （named as near range mode）, where a vehicle is used as moving platform and a large looking angle is configured. The imaging geometry and signal properties are analyzed in detail. We emphasize the difference of the near range mode from the traditional airborne SAR mode. Based on the analysis, a focusing approach is proposed in the paper to handle the data focusing in the case. Simulation experiment and real data of automobile FMCW SAR are used to validate the analysis.     

一种高分辨率聚束SAR运动补偿算法研究

聚束SAR模式是获得高分辨率雷达图像的一种有效的方法。由于合成孔径时间较长,载机在合成孔径时间内飞行的非平稳性造成图像严重散焦,并且高分辨率SAR的距离向信号也存在相位误差。该文提出一种新的基于回波数据的运动补偿方法对载机的位置误差、距离向相位误差以及残余包络误差进行有效的估计,得到高分辨率的聚束SAR图像,并通过实测数据验证了该文方法的有效性。     

Study on the signature of ground moving target for airborne squint SAR imaging

Compared with the side-looking Synthetic Aperture Radar (SAR), the flexible beam-pointing of squint SAR makes great application value. This paper derives the image signature of the ground moving target after the processing of Range-Doppler (RD) algorithm, the SAR signatures of ground moving targets are analyzed, including the geometry correction, the offsets and defocusing in both range and azimuth direction. Finally, computer simulation results validate its effectiveness. The research results are especially significant for moving targets detection and parameters estimation in squint mode SAR.     

基于口面场方法的W波段高口面效率单脉冲卡塞格伦天线

本文提出来一种应用于直升机防撞雷达的高口面效率W波段单脉冲双反射面卡塞格伦天线。口面分析方法的提出解决了W波段反射面天线口面相位分布不均匀的缺陷,从而有效的提高了口面的利用效率。利用该方法,本文研究并制作了口径为135mm、焦距为40.5mm的W波段卡赛格伦天线,并且设计了由四个E面多缝隙电桥和四个四分之一波导波长延迟线级联构成的和差网络。经测试,该单脉冲天线在93GHz具有38.6dBi的和波束增益,相应的口面效率为54.7%;差波束的零深优于-22dB,副瓣电平小于-18dB。测试结果与基于口面分析方法的仿真结果吻合,从而证明了本文所研究天线可以应用于高口面效率的W波段单脉冲系统中。