机载双基地SAR成像算法比较

机载双基地SAR(synthetic aperture radar)的成像算法与单基地类似,需要做空间变化的二维相关处理.不同的双基地SAR成像算法对空间变化的二维相关处理采取了不同的近似方法.本文详细分析了忽略方位向和距离向耦合的算法,双基地距离-多普勒算法,直接应用相位驻定原理三种算法的近似程度和相互联系.并给出了这些算法对相位近似的解析分析.最后给出仿真结果以验证解析分析的正确性.     

双基SAR成像的点目标解析频谱研究

双基SAR距离徙动由于存在两个双曲线形式,使用传统的驻定相位原理方法难以解析得到双基下的目标二维频谱。该文总结了LBF方法,级数反演方法,利用双基成像几何的瞬时频率方法以及基于等效单基思想的DMO方法,并给出了必要的分析,给出了DMO方法和GBF的等效性,验证了在任意构型下级数反演方法和LBF的关系。通过不同双基构型下的点目标成像仿真结果详细分析了各种方法的聚焦性能。     

GEO-LEO双基地SAR成像算法研究

提出一种基于多普勒贡献比加权的GEO-LEO星载双基地SAR二维频谱求解方法,与现有的频谱求解方法不同,该方法根据加权因子的物理意义,并利用GEO-LEO的轨道参数推导其相应的解析表达式,在没有引入误差的情况下,解决了GEO-LEO双基地SAR的二维频谱表达式求解问题。并与二维尺度变换逆FFT成像算法结合,实现了GEO-LEO双基地SAR对地面目标的精确成像。仿真实验结果表明了算法的优越性。     

基于CZT的双基地SAR极坐标格式成像算法

与其它聚束式成像算法相比,极坐标格式算法(PFA)具有距离向数据率更低、与自聚焦兼容等优势,但同时也存在着由二维波数域插值而带来的插值误差和计算负担大等不足.本文利用Chirp-Z变换(CZT)的特性,提出了一种基于CZT的双基地极坐标格式成像算法(CZT-PFA),采用CZT来代替原来的插值处理,不仅有效的降低了算法计算量,而且避免了插值误差对成像结果的影响,提高了PFA的性能和实用性.     

基于相位近似的双基地SAR波数域成像算法

双基地SAR系统的目标回波信号斜距历程与单基地SAR存在本质差异,因而单基地成像算法无法直接应用于双基地系统。为此该文提出对双基地SAR点目标脉冲响应函数二维频谱的相位项做一阶近似,由此推导出双基地SAR波数域成像算法。通过对点目标与面目标的成像仿真得到的成像结果及其质量评估指标表明：该算法可以在大基线长度、大斜视角的情况下实现高分辨成像。     

机载双基地SAR回波信号模型及其仿真

重点研究了平行飞行模式机载双基地SAR的几何模型和回波信号模型。推导了斜距历程,采用级数反演法,获得了高阶近似的回波信号二维频谱表达式,建立了回波信号模型。在上述理论研究基础上,采用二维频域快速傅氏变换法,产生仿真回波数据,获得了良好的成像结果,仿真结果验证了上述理论和仿真算法。     

双基合成孔径雷达二维频谱微增量算法研究

针对双基合成孔径雷达二维频谱难以精确获取的问题,提出基于斜距历程泰勒级数展开的双基二维频谱微增量算法.该算法在获取斜距历程低阶泰勒展开驻相点的基础上,通过求解此驻相点与斜距历程高阶泰勒展开驻相点之间的微增量来获取高阶展开驻相点的近似解,并以此为基础得到二维频谱数学推导表明：级数反演(MSR)算法是微增量算法的一种低阶近似.微增量算法避免了求解高阶驻相点方程,运算量小在仿真实验中,通过对比分析微增量算法与精确传递函数(ETF)算法、MSR算法得到的驻相点和二维参考频谱的聚焦效果,验证了微增量算法的有效性.     

一种基于Legendre展开的CS成像算法

针对SAR的侧视工作模式,本文提出了一种基于Legendre展开的CS成像算法。该算法采用Legendre多项式代替Taylor多项式对回波信号的二维频域传递函数进行展开,在此基础上,导出了Legendre多项式系数的数学表达式,并详细推导了CS算法流程中基于Legendre多项式的三个相位校正函数。理论推导和仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。     

基于HQBA的平移不变双基地SAR成像

该文使用HQBA(Half Quasi-Bistatic Angle)的概念和驻定相位原理,推导平移不变双基地SAR点目标回波信号的二维精确频谱,深入分析频谱中各相位项的物理意义,提出基于HQBA计算的RD成像处理流程,并对平移不变双基地SAR的HQBA,RCM和成像效果进行仿真。结果表明,该方法能有效校正平移不变双基地SAR的距离单元徙动,提高成像质量。     

基于精确二维频谱的调频连续波SAR动目标特性分析

传统的调频连续波(FMCW)SAR运动目标特性的分析方法大都在时域展开,导致其对目标的特性研究存在近似或者不全面。基于此,该文提出一种基于精确2维频谱模型的FMCW SAR动目标特性分析方法。该方法充分考虑了天线平台及运动目标在脉冲收发期间运动的影响,推导了解析的FMCW SAR运动目标斜距模型,进而求解了非停-走模型下的运动目标的2维频谱模型。基于该模型该文系统地分析了动目标的成像特性,精确定量地研究了动目标2维速度的影响。相对于传统时域分析方法,该方法更加精确全面而且有着更好的适应性。仿真实验验证该文分析中结论的合理性和有效性。     

A Comparison of Point Target Spectra Derived for Bistatic SAR Processing

The existence of a double hyperbola in the bistatic range equation makes it difficult to find an exact analytical solution for the 2-D point target spectrum. Several approximate solutions for the spectrum have been derived and used to focus bistatic synthetic aperture radar data. In this paper, we establish the relationship between three independently derived bistatic point target spectra. The first spectrum is Loffeld's bistatic formula, which consists of a quasi-monostatic and a bistatic phase term. The second spectrum makes use of Rocca's smile operator, which transforms bistatic data in a defined configuration to a monostatic equivalent. The third spectrum is derived using a power series—called the method of series reversion (MSR). The MSR spectrum is the most general among the three. This paper shows that this spectrum can be reduced to the same formulation as the former two when certain conditions are met. In addition, a new approximate spectrum is derived using a Taylor series expansion about the two stationary phase points of the transmitter and receiver. We also give an alternative geometrical proof of the relationship between Rocca's smile operator and Loffeld's bistatic deformation term. The accuracies of the point target spectra are demonstrated using simulations of an X-band bistatic airborne radar with a fixed baseline.      

一般构形双基SAR多普勒特性分析

基于一般构形双基合成孔径雷达(SAR)的空间几何关系,分析了一般构形双基SAR的特点,给出了一般构形双基SAR回波的多普勒参数表达式。由于一般空间构形双基SAR发、收平台的运动矢量是不相等的,造成双基系统对场景中每一个点目标的成像几何结构是不同的,因此成像处理中除了需要校正距离空变量外,还需要补偿方位空变量。星机构形的实例分析验证了这种方位空变性。文中对一般构形双基SAR空变多普勒参数分析的结果为系统参数选择和二维空变补偿成像处理提供了相关的基础。     

双站SAR雷达目标旋转部件的微多普勒效应

基于双站SAR收发系统分置的特点,建立了平飞正侧视模式下雷达目标旋转部件的回波信号模型,推导了由目标旋转引入的微多普勒频移和微多普勒调频率的参数化表达式。在该模式下,由目标转动激励的微多普勒调制不仅与其微动参数、载波波长有关,而且与收发系统的几何参数相关,从而有望在保持双站SAR较高战场生存能力等优势的情况下,通过改变系统几何配置来提高对微动目标的检测能力。最后,结合时频分析技术由数值仿真验证了理论分析的正确性。     

基于Chirp-Z变换的串行双站斜视SAR成像算法

该文首先建立了串行双站斜视SAR的几何模型,给出了雷达回波的数学表达式,推导了它的2维频谱并对其特点做了分析。在2维频域内先用聚焦函数对观测场景中心的点目标进行精确成像,然后利用Chirp-Z变换校正了中心点两侧目标回波的距离徙动,再通过方位向逆傅里叶变换得到了雷达图像。该算法利用了Chirp-Z变换能够处理非线性调频信号的特点,简化了处理过程并提高了成像精度。仿真实验验证了这种基于Chirp-Z变换的新算法在处理串行双站斜视SAR数据时的有效性。     

双站聚束式合成孔径雷达方位分辨率研究

在双站聚束式合成孔径雷达系统设计中,分辨率是一个关键的参考因素。当发射站和接收站分别位于不同高度但飞行轨迹地面投影平行的两条航迹中时,建立了一种机载双站聚束式合成孔径雷达系统空间几何数学建模。同时对双站聚束式SAR的方位分辨率进行了理论分析和数值仿真,讨论了不同初始条件对双站聚束模式SAR系统分辨率的影响。仿真结果表明,双站聚束式SAR分辨率不仅与雷达工作波长、雷达转视角有关,而且与发射机以及接收机相对位置有关。     

一般构形双基SAR的chirp-z成像方法

近年来,一般构形双基SAR由于其灵活性等特点,成为SAR的重要研究方向之一,一种典型的一般构形系统就是星一机混合双基SAR.一般空间构形双基SAR由于其具有二维空变性,给成像处理造成困难.针对这一问题,本文分析了基于级数反演法求得的一般构形双基SAR回波二维频率域表达式及其二维空变特性,将此二维频域表达式的相位线性化为目标距离参数和方位位置参数的函数,然后采用两次逆chirp-z处理来解决距离和方位空变问题,由此建立了一般构形双基SAR的chirp-z成像方法.最后通过星-机构形下的仿真验证了此成像方法的有效性.     

机载双基地SAR的方位分辨特性与无模糊条件

发射、接收天线配置方式不同的系统的分辨特性和参数的约束条件是对双基地合成孔径雷达（Bjstatic SAR）系统进行分析和设计的基础。根据收、发载机平台的运动特点和天线波束在观测场景平面内的照射规律,采用多普勒频率分析方法详细讨论了斜侧视的条带测绘机载双基地SAR系统的方位向分辨特性,并给出了收、发平台位于观测场景两侧时避免测绘带内有用回波信号本身产生混叠的条件。最后通过仿真验证了该结论。     

机载串行双站斜视合成孔径雷达ELBF-CS成像算法

在机载串行双站斜视合成孔径雷达模型基础上,用收发载机多普勒贡献比为加权系数推导了点目标回波的扩展Loffeld频谱公式（ELBF）。以场景中心点目标双站扭曲项近似场景中各点目标双站扭曲项,再对频谱公式中剩余相位项做Taylor展开推导距离变标因子,构建了基于ELBF的串行机载双站斜视SAR的chirp scaling (CS)成像算法。算法在二维频域内补偿双站扭曲项,利用CS方法校正点目标距离徙动得到成像结果。考虑到双站回波距离空变性的影响,分析了宽场景成像数据距离向分块的准则。算法基于更高精度的点目标二维频谱公式,用CS方法提高成像效率,成像处理过程更简捷高效,最后通过仿真验证了算法在处理串行机载双站斜视SAR数据的有效性。      

GEO-LEO 双站视频SAR 系统若干问题研究

视频合成孔径雷达(SAR)作为一种新型的微波遥感体制,能够实现热点区域的持续监测。文中提出了一种基于GEO-LEO 双站模式的天基视频SAR 系统,其中发射源位于地球静止轨道,低轨卫星顺序接收目标场景回波信号实现对场景的持续视频监测,基于该双站模式建立了回波信号模型;同时,提出了天基视频SAR 成像过程中回波数据分割与重叠率的计算方法;最后,分析了该天基视频SAR 系统的几何分辨率。文中的研究成果可以为天基视频SAR 系统的构建提供参考。