弹载斜视FMCW-SAR的改进距离堆栈算法

分析了弹载斜视FMCW-SAR的成像几何关系,建立了其点目标回波信号模型和推导了回波信号的二维波数域形式.大斜视情况下,二次以上的高次距离方位耦合项不能忽略,所以FMCW-SAR中常用的改进频率变标算法不再适用.提出的距离堆栈改进算法在聚焦深度范围内利用相同的斜距值进行距离堆栈操作,其计算效率提高了2D2f*/( 1.57cλ)倍.与改进的频率变标算法相比,不同斜视角仿真实验的结果验证所提算法的有效性和正确性.     

一种复杂运动目标的ISAR成像算法

在对复杂运动目标进行逆合成孔径雷达成像时,由于转动矢量随时间而变化,回波信号中会引入一个与散射点位置有关的相位误差,无法用通常的相位补偿方法进行校正,应用距离-多普勒算法获得的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)像会变得模糊.本文分析了目标转动矢量变化使得ISAR像模糊的内在原因,给出了目标三维转动状态下的ISAR信号形式,并基于散射点信号的特点提出了一种复杂运动目标的ISAR成像算法.该算法不仅适用于转动矢量方向不变的非均匀转动目标,而且对于转动矢量方向缓慢变化的目标,算法仍然能够有效地提高ISAR成像的质量.仿真试验结果表明了该算法的有效性.     

滑动聚束FMCW-SAR的子孔径波数域成像算法

该文分析了滑动聚束调频连续波合成孔径雷达的几何关系,建立了回波模型并推导了回波信号频谱。根据其信号特性,提出了一种子孔径波数域算法。该算法利用波数域匹配滤波和距离堆栈方法精确补偿了距离方位耦合相位,避免了插值操作,计算精度高,适用于斜视工作模式。通过子孔径相干合成实现了比条带模式更高的方位分辨率,同时利用子孔径图像的拼接得到了比聚束模式更宽的测绘区域。仿真结果及分析验证了所建信号模型的合理性和该算法的有效性。      

条带FMCW-SAR回波数据的二维频域模拟算法

FMCW-SAR因其体积小、重量轻、成本低和高分辨率等优点近年来发展迅速,在低成本的民事应用领域具有广阔的发展前景。传统脉冲SAR的系统冲击响应函数不同于FMCW-SAR,因而,脉冲SAR的快速回波模拟算法不能直接应用于FMCW-SAR。该文在分析了条带FMCW-SAR信号特性的基础上,提出了其原始回波数据的2维频域快速模拟算法。该算法利用FFT快速实现了回波数据时域模拟方法中的距离向和方位向积分运算。与时域模拟方法相比,其计算效率提高了O(NaNr/log2(NaNr))个数量级。点目标回波数据的仿真实验验证了所提算法的合理性和有效性。     

一种滑动聚束模式FMCW-SAR快速回波模拟算法

当调频连续波合成孔径雷达(FMCW-SAR)工作在滑动聚束模式下,在时域和频域中都不存在一个合适的方位向窗函数,能够同时符合场景中所有点目标的回波形式。因此场景回波模拟只能采用时域算法,导致模拟回波时运算量巨大。针对这一问题,该文提出一种新的距离多普勒域快速回波模拟算法。该算法在一定近似条件下,通过引入方位向线性调频信号,解决了场景回波信号方位向窗函数的构造问题,并在距离多普勒域生成回波信号的相位信息,在保持较高回波模拟精度的同时,极大地提高了运算速度,并且场景目标点数越多时运算速度提高的倍数越大。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于级数反演的斜视FMCW SAR成像算法研究

在斜视调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)成像中,斜距的三次项不仅会对相位产生影响,同时对包络也会有影响.如果不进行有效校正,将会影响到SAR图像的聚焦效果.针对这个问题,本文利用级数反演的方法推导出斜距展开到三次项时回波信号的距离多普勒频谱表达式,并在距离多普勒域上对三次项进行包络和相位滤波处理.此外,考虑到时域走动校正带来方位空变性问题,本文利用方位非线性变标算法(NCS)解决其沿方位空变性问题并给出结合运动补偿的实测数据处理的算法流程图.最后通过对多个点目标的场景进行仿真实验以及实测数据处理来验证本文成像算法的可行性和有效性.     

基于Radon 变换和Jeffrey 散度的SAR 图像变化检测方法

针对多时相合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像的变化检测,该文采用Radon 变换将局部图像投射成投影,用Edgeworth 展开来逼近投影的统计分布,比较投影之间的概率分布变化,并引入Jeffrey 散度作为两种分布差异的衡量因子,从而计算两个时相SAR 图像之间的变化差异图像。投影片断保留了一定量的图像结构信息,弥补了局部概率密度不变时的检测漏洞,而Jeffrey 散度具有较好的数值稳定性和对噪声的鲁棒性。最后通过实际的星载SAR 图像实验,验证了该文算法的有效性。      

基于面向对象的极化雷达影像分类

有效的PolSAR影像分类技术是PolSAR成功应用的基础,然而相比于比较成熟的PolSAR成像技术与系统设计,PolSAR影像分类技术的发展相对滞后,针对PolSAR影像面向对象分类研究中存在的问题,提出了一种新的结合多种目标极化分解、ReliefF-PSO_SVM和集成学习的PolSAR影像面向对象分类方法。该方法首先采用多种方法对PolSAR影像进行目标极化分解;然后将利用不同极化分解方法提取的极化参数组合成一幅多通道影像;接下来对多通道影像进行分割、特征提取;采用ReliefF-PSO_SVM算法进行特征选择,并保留适应度最高的N个特征子集进行分类,每一个特征子集对应一个分类结果;最后利用集成学习技术对各分类结果进行集成。以吉林省长春市部分区域为研究区,Radarsat2影像为数据源,将提出的方法应用于土地利用分类中,取得了较好的分类效果,总体精度和Kappa系数分别达到了85.06%和0.8006。此外,还构建了3种对比方法用于分类,对比结果进一步证明了所提方法在PolSAR影像分类中的优越性。     

机载斜视聚束合成孔径雷达快速成像算法

极坐标格式算法(PFA)是传统聚束SAR的经典成像算法,但用于斜视聚束成像存在二维频域插值计算量巨大、插值精度受插值核函数长度制约以及最终图像旋转带来成像质量下降等问题。针对上述问题,文中提出一种基于尺度变化的快速PFA算法,不仅能避免斜视成像后的图像旋转操作,还具有计算效率高的优势。快速PFA算法只需要FFT和复乘运算即可完成,与直接插值PFA算法相比计算量降低到原来的30%~50%。仿真实验验证了文中方法的有效性。     

基于0.22 THz高功率回旋管的步进频率雷达系统设计与仿真

基于0.22THz高功率回旋管振荡器设计了频率步进成像雷达,采用收发分开的双卡塞格伦天线,发射信号形式为频率步进脉冲信号,回旋管频率调节通过调整回旋管电子束电压或者超导磁场强度来实现。给出了成像雷达设计方案,对雷达最大作用距离和步进频率雷达系统高分辨一维距离像进行了分析,开展了ISAR成像仿真。理论计算和仿真结果表明,该雷达对于散射面积为0.01m²的目标探测距离可达到1.982 km,可分辨500m处间距2cm的点目标。该雷达可对低高度小目标进行高精度探测,比如对可携带武器和危险物质的无人机进行高精度探测与目标识别。     

基于扩展方位NLCS的斜视TOPSAR成像算法

斜视TOPSAR(Terrain Observation by Progressive scans SAR)成像模式中,场景内各点目标多普勒中心频率的差异导致方位向信号欠采样并加剧频谱的耦合。针对TOPSAR的回波特点,该文提出一种新的TOPSAR全孔径成像算法：首先引入高阶视向速度补偿消除回波信号的频域模糊;接着用非线性变标法对方位空变性进行补偿;最后用2维线性变标算法校正高阶视向速度补偿产生的几何形变问题。与传统算法相比,该文算法可在扩展较少数据量的情况下避免插值运算,提高成像效率。仿真结果证明了算法的正确性和有效性。     

斜视模式下Chirp Scaling成像算法

给出基于斜视距离模型的改进Chirp Scaling算法,该算法适用于大斜视角精确SAR成像,仿真证明该算法有效.     

斜视FMCW-SAR的四阶多项式插值波数域算法

FMCW-SAR因其体积小、重量轻、成本低和高分辨率等优点近年来发展迅速,在低成本的民事应用领域具有广阔的发展前景。FMCW-SAR 频率变标算法及其改进算法对距离-方位耦合相位项作了三阶近似,忽略二次和三次项的距离空变性,只能适用于窄测绘宽度、侧视及小斜视角情况。对中大斜视工作,文中提出了采用四阶多项式插值的波数域算法,给出了斜视下的距离徙动因子,考虑了二次距离压缩项的空变性和四次耦合项。利用典型参数,通过不同斜视角下误差相位的分析和点目标成像的仿真实验验证了所提算法的合理性和有效性。     

基于四次相位模型的改进NCS机载大斜视SAR成像

在斜视成像模式下,合成孔径雷达回波信号的距离向和方位向之间存在严重的相位耦合效应,影响高分辨聚焦.非线性调频变标(NCS)算法在二维频域进行三次相位滤波,并补偿二次距离压缩(SRC)随距离的线性变化,在一定程度上改善了斜视成像的聚焦性能.但随着斜视角的进一步增大,三次以上的高阶相位以及SRC随距离的非线性变化对高分辨聚焦的影响也逐渐加大,从而降低成像性能.文中提出基于回波四次相位多项式模型的改进NCS算法,该算法通过两维频域中的三次及四次相位滤波以补偿参考距离处的相位耦合项,并且考虑了SRC随距离的非线性变化对聚焦的影响.通过仿真及实测数据的成像效果验证了该方法的可行性及有效性.     

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。     

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。     

星载ScanSAR等效斜视距离模型的ECS成像算法

本文提出一种适用于大距离徙动星载ScanSAR成像处理的等效斜视距离模型Extended Chirp Scaling(ECS)成像处理算法.根据误差最小的等效斜视距离模型,改进了ECS成像算法的部分因子,给出了实现步骤.此外,为消除ScanSAR成像时的Scalloping效应,算法中还结合了视加权处理.最后,计算机仿真验证了算法的有效性,并进行了成像性能分析.     

一种适于机载前斜视SAR成象处理的Chirp Scaling算法

Ｃｈｉｒｐ Ｓｃａｌｉｎｇ算法是一种高效、高精度的ＳＡＲ成象处理算法，算法解决了在宽天线波束或者天线高斜视角情况下获得高分辨力图象的问题。本文在Ｃｈｉｒｐ Ｓｃａｌｉｎｇ算法的基础上，提出采用新的结构和新的相位函数来接纳机载ＳＡＲ成象处理所需的运动补偿相位，使得Ｃｈｉｒｐ Ｓｃａｌｉｎｇ算法成为机载前斜视ＳＡＲ的一种实用的、高效算法。本文给出了一幅采用该算法处理的德国宇航院（ＤＬＲ）的Ｅ－ＳＡＲ图     

基于变标处理和分数阶傅里叶变换的运动目标检测算法

针对线性调频脉冲压缩雷达检测高速和加速运动目标时受到距离徙动和多普勒频率徙动的影响,首先建立了回波信号模型,分析了回波信号徙动的特点,然后提出了一种基于变标处理和分数阶傅里叶变换的运动目标检测算法.该算法利用变标处理补偿距离徙动,利用分数阶傅里叶变换补偿多普勒频率徙动.仿真分析表明本文所提算法能够实现距离徙动和多普勒频率徙动的补偿,提高雷达对高速和加速运动目标的检测性能.