王亮[1]2003年在《超宽带合成孔径雷达信息处理技术若干问题研究》文中研究说明本文论述了超宽带合成孔径雷达(UWB-SAR)信息处理技术方面的几个问题。主要讨论了适合UWB-SAR的两种成像算法，分析了SAR图像几何校正和相干斑抑制的问题，设计并部分实现了SAR信息处理集成软件。 根据UHF／VHF波段UWB-SAR的特点，成像算法必须重点考虑大处理角、大数据处理量的问题。本文重点研究了结合线性调频Z反变换的R-D算法和改进的非线性CS算法，成像结果证明这是两种适合UWB-SAR的成像算法。 雷达的测距特性造成SAR图像出现几何失真。几何校正过程实质上是由均匀采样序列插值得到非均匀采样序列的过程。本文提出了利用sinc函数加权实现非均匀采样的算法，并对如何选取权函数做出了分析。 斑点噪声是包括SAR系统在内的所有基于相干原理的成像系统所固有的原理性缺陷。本文通过研究相干斑产生的机理，分析了UHF／VHF波段SAR图像受相干斑干扰的程度。文中还研究了多视处理和几种空域滤波的相干斑抑制算法，最后通过处理实际的UHF／VHF波段UWB-SAR数据，分析比较了不同算法的性能。 研制SAR信息处理系统是为了满足事后数据处理任务而开发的一套功能完整、高效的集成软硬件环境。本文设计了SAR信息处理集成软件，并实现了部分模块，经过处理UWB-SAR实际回波数据验证，信息处理系统工作可靠、性能稳定。
范崇祎[2]2012年在《单/双通道低频SAR/GMTI技术研究》文中研究指明工作在VHF/UHF频段的低频合成孔径雷达（SyntheticAperture Radar，SAR）能够穿透叶簇进行探测成像，是隐蔽目标侦察与监视的重要手段。具备运动目标指示（Ground Moving Target Indication，GMTI）能力的低频SAR/GMTI系统能够探测开阔地带裸露和树林隐蔽目标、静止与运动目标，具备大范围侦察和监视能力，已成为当前SAR领域内的研究热点之一。与传统高频SAR/GMTI系统相比，低频SAR/GMTI系统信杂比低，多使用体积较大、成本较高的阵列天线。目前，对体积小、成本低的单/双通道低频SAR/GMTI技术研究相对较少。为推进低频SAR/GMTI系统的实用进程，本文结合工程实际，研究了单/双通道低频SAR/GMTI系统的若干理论和技术问题。本文的主要研究工作可概括如下：1.研究了低频SAR的运动目标及杂波特性，所得结论为本文后续研究提供了理论基础和假设依据。首先，基于SAR运动目标二维频谱，对各类运动目标成像算法进行了统一推导。基于推导结果，分析了方位子视下的运动目标特性，为提高实际系统中运动目标信杂比奠定了基础。其次，基于低频SAR/GMTI实测数据，研究了适合低频系统的杂波统计分布模型，完善了干涉图的G分布模型族，验证了树干随方位视角变化的电磁散射特性及叶簇杂波内部运动的相关结论。2.研究了基于大积累角的运动目标检测算法。针对现有运动目标检测算法存在计算量大或运动目标关联困难的问题，充分利用低频系统方位积累角大的特点，提出了基于多方位分辨率图像的运动目标检测算法、基于方位子视图像差的运动目标检测算法和低虚警的运动目标快速检测流程。所提算法具备较高的杂波抑制能力，提高了运动目标的信杂比，且算法计算量小，适用于机载低频SAR/GMTI系统。3.研究了基于部分多普勒信息的运动目标定位算法。首先，针对慢速运动目标，提出了适用于低信杂比的精确定位算法，解决了“方位位置不确定”问题，为实际系统完成运动目标在SAR图像上的高精度标定奠定了基础。其次，针对快速运动目标，提出了解多普勒模糊与抗干扰尖峰两种多普勒中心估计方法，提高了低频SAR/GMTI系统对空中目标的监视性能。4.研究了正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）信号在低频SAR/GMTI系统中的应用。首先，推导了OFDM SAR的模糊函数，从理论上证明了信号编码对成像分辨率影响不大。其次，研究了编码项在实际成像过程中的影响，提出了基于窗函数加权与距离向编码项补偿的方法，抑制了距离向旁瓣，提高了OFDM SAR方位压缩性能。仿真表明，所提方法能够使OFDM信号达到与传统线性调频信号相当的成像性能，解决了OFDM SAR成像的理论问题。最后，为了克服低频系统的低信杂比和树干引起的多径效应，提出了基于OFDMSAR的杂波抑制及运动目标检测模型，实现了单通道SAR在距离-多普勒域的杂波抑制。该方法计算量小、实时性高，适用于对地面目标进行快速检测及跟踪，检测性能优于线性调频信号。5.研究了适用于机载低频SAR/GMTI系统的通道预处理技术。首先，针对双通道低频SAR/GMTI系统干涉图特有的射频干扰（Radio Frequency Interference，RFI）抑制问题，提出了基于距离频率-方位时间域干涉图像的RFI抑制方法。该方法能消除实测数据中弱RFI对干涉图的影响，避免通道间独立操作引入的额外误差，弥补了现有RFI抑制方法的不足。其次，根据运动误差补偿技术、RFI抑制方法和低频系统通道误差特点，提出了适用于机载双通道低频SAR/GMTI系统干涉图像的通道预处理方法。该方法能显着改善双通道沿航向干涉图的相干性，利于沿航向干涉（Along Track Interferometric，ATI）取得良好的检测效果。本文研究成果已成功应用于某机载低频SAR/GMTI系统实测飞行试验数据处理，对推进低频SAR/GMTI系统实际应用与发展具有重要的参考价值。本文取得的研究成果不仅可应用于多通道低频SAR/GMTI系统，也可为高频SAR/GMTI系统研制提供参考。
金添[3]2007年在《超宽带SAR浅埋目标成像与检测的理论和技术研究》文中研究说明机载或车载超宽带合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)能够实现大区域浅埋目标的快速探测,具有安全和高效的优点。本文结合实际系统研究了超宽带SAR浅埋目标成像与检测中存在的若干理论和技术问题。传统超宽带SAR信息处理将成像与检测割裂开来,限制了最终检测性能的提高。因此本文提出了“成像和检测一体化框架”的思想,包括面向检测的成像和基于成像的检测。在此基础上,提出了一种面向检测的时频表示成像算法(Time-Frequency Representation Image Formation,TFRIF),该方法也可有效解决基于成像的检测这一技术难题,具有实际应用价值。针对传统成像算法会引起浅埋目标定位误差和图像散焦的问题,提出了修正波前重构(Modified Wavefront Reconstruction,MWR)和浅地表BP(SubsurfaceBack-Projection,SBP)两种浅埋目标成像算法,具有较高的聚焦和定位精度;针对实际工作条件下无法获取埋设深度等先验信息,提出了图像域折射和色散影响校正(Image Domain Refraction and Dispersion Correction,IDRDC)的浅埋目标聚焦和定位方法,该方法可有效解决无先验信息时的不同埋设深度和土壤环境中浅埋目标的聚焦和定位问题。为了进一步提高图像质量,提出了基于二维频域支撑区特性的射频干扰(Radio Frequency Interference,RFI)抑制技术和适合前视系统的地距平面多视配准技术,分别可在降低系统复杂度的同时保证RFI抑制性能和有效提高前视系统多视处理相干斑噪声抑制中的配准效率。目前制约超宽带SAR浅埋目标探测实用化的主要问题是虚警太多,因此提取有效特征和设计合适鉴别器是提高浅埋目标检测性能的关键。本文研究了金属地雷和未爆物特征提取技术,提出了基于图像域的金属地雷双峰特征增强算法,在此基础上,提出了基于空间-波数分布(Space-Wavenumber Distribution,SWD)的金属地雷四维散射函数估计及其特征选择方法,提取了包含双峰特性及方位不变性的特征向量;并利用SWD和Hu不变矩,提取了未爆物的多方位特征。对于浅埋目标鉴别这种小样本学习和一类分类问题,考虑到目标和杂波误判风险不同以及埋设环境多样性等因素,提出了模糊超球面支持向量机(FuzzyHyoerSphere Support Vector Machine、FHS-SVM)浅埋目标鉴别算法,并将证据框架理论应用于高斯核FHS-SVM超参数优化,有效降低了检测结果的总体误判风险,提高了不同探测环境下金属地雷和未爆物的鉴别性能。在此基础上,提出用描述未爆物散射多方位特性的隐马尔可夫模型核替换高斯核函数,进一步改善了FHS-SVM对未爆物的鉴别性能。
吴敏[4]2016年在《逆合成孔径雷达提高分辨率成像方法研究》文中研究表明逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)成像具有全天候、全天时、作用距离远和分辨率高等优点,在军事和民用领域发挥着巨大的作用。ISAR可实现空间目标、空中目标和海面舰船等非合作目标成像和识别,随着应用需求的日益增加,ISAR系统的数据录取方式向多功能、多模式、多视角、多极化的方向发展。复杂的工作方式对高分辨成像提出了更高的要求,现有高分辨ISAR成像面临着运动补偿、极化信息融合以及目标后向散射场建模等问题。本文旨在利用压缩感知(Compressive Sensing, CS)和电磁散射理论提高全极化ISAR、正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) ISAR的图像分辨率。论文围绕国家"973"计划课题“基于电磁散射机理的XXX方法研究”、国家“973"计划课题“稀疏微波成像的理论、体制和方法研究”以及国家自然科学基金“空间目标全极化逆合成孔径雷达成像和特征提取”等项目,对提高各工作模式下的ISAR成像分辨率进行了较为深入的研究。全文内容主要概括为以下四个方面：1.短孔径有限带宽数据ISAR超分辨成像宽带ISAR在短孔径、有限带宽的数据录取模式工作下,非合作目标运动近似平稳,成像信号处理简单,可有效解决多功能雷达对单一目标时间和频率资源分配有限的问题,但短孔径有限带宽观测会对图像分辨率产生制约,在成像处理中需要加以克服。本文第叁章第一部分将基于CS的短孔径超分辨ISAR成像扩展为二维联合超分辨成像,该方法充分有效地利用了回波信号二维耦合信息,通过将二维超分辨成像建模为l1范数优化问题,超分辨图像可通过结合快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)、共轭梯度法(Conjugate Gradient Algorithm, CGA)和Hadamard乘积的快速迭代法重构。结果表明,基于CS的二维ISAR超分辨成像除了可利用二维耦合信息重构超分辨ISAR图像外,还具有较强的噪声鲁棒性。2.极化ISAR超分辨成像与自聚焦极化ISAR成像是指利用全极化雷达对卫星、航天飞机、飞机、导弹等人造功能目标进行高分辨雷达成像,由于电磁波的矢量特性使目标不同极化通道信号间存在丰富的信息冗余与互补,通过极化散射机理分析目标后向散射特性可提取目标的重要特征信息,论文开展了全极化ISAR超分辨成像与自聚焦研究。首先,第叁章第二部分将二维联合超分辨算法推广到极化雷达中,针对散射点在极化通道各向异性的问题,研究了极化信息保持的二维ISAR超分辨成像,通过对各通道回波联合处理,保证了散射点在各极化通道间的连续性,有助于后续极化散射矩阵提取。接着,本文第五章提出了针对稀疏孔径信号的全极化自聚焦算法,在自聚焦阶段联合全极化数据进行相位误差估计,提高了全极化ISAR自聚焦精度和对噪声容忍性。Backhoe数据实验结果表明,全极化ISAR超分辨和自聚焦算法利用了各通道间冗余的极化信息,有效提高了全极化成像分辨率和相位补偿精度。3.属性散射中心模型超分辨成像ISAR成像可精细描述目标在某些方位角度和频率下的电磁散射场分布,在一定的观测条件下,目标的几何形态和信号中的电磁散射分布有着明确的对应关系。第四章将可精确描述这种对应关系的属性散射中心模型进行简化,并提出一种快速的属性散射中心模型参数估计方法反演目标的几何形态和特征。接着利用估计出的散射中心参数进行频谱外推,突破分辨率的理论极限,并在方位维超分辨时选取合理的中心角度,使信号能量集中于主瓣,取得良好的聚焦效果。最后的实验证明了算法除了超分辨效果明显外,还可克服传统的基于点散射中心模型超分辨方法目标结构不完整和形变的问题,保留目标的几何特征。4. OFDM-ISAR成像与运动补偿常规脉冲压缩技术会造成ISAR成像距离旁瓣偏高,也即产生目标散射点回波信号能量到相邻距离单元的泄露,对ISAR成像分辨率产生影响。针对此问题,第六章提出了OFDM-ISAR成像方法,基于OFDM信号特殊的时频结构,在发射OFDM序列时插入足够长度的CP,可有效抑制距离旁瓣。与常规非合作目标ISAR成像一样,运动补偿是OFDM-ISAR成像的关键,第六章第二部分提出了适用于OFDM-ISAR的包络对齐和自聚焦方法,包络对齐对目标平动造成的包络偏移进行补偿,在补偿的同时保证了重构OFDM-ISAR距离向低旁瓣的特点,自聚焦处理补偿了包络对齐中引入的偏差以及平动引起的相位误差。最后的仿真实验表明,OFDM-ISAR通过发射插入足够长度CP的OFDM波形可获取距离低旁瓣ISAR成像,从而提高ISAR成像分辨率。
郑超[5]2012年在《合成孔径雷达宽带信号合成与系统误差校正技术研究》文中研究表明在合成孔径雷达系统中,高分辨率对雷达系统起着至关重要的作用。距离向的高分辨率可以通过雷达发射大宽带信号,然后进行脉冲压缩技术实现。方位向的高分辨率可以通过合成孔径实现,也可以通过不同的SAR模式,比如聚束模式等实现。在雷达系统中,通常距离向带宽相对方位向带宽大很多,因此对于距离向的采样问题是雷达系统中模数转化的关键。雷达分辨率要求越高,发射信号带宽就要求越大。根据奈奎斯特采样定律,为了得到不失真的原始连续信号,采样率至少为信号带宽的2倍,这对硬件设备提出更高的要求。为了减少硬件设备的代价,本文提出了子带采样技术研究方案,通过该系统可以有效的较低信号的采样率,实现大带宽信号的模数转换。在实际工程中,基于大宽带信号合成的步进频率技术和子带采样技术已开始应用于高分辨雷达系统中。其中,子带采样技术正在逐步的完善,该系统的误差机理分析与补偿作为工程实际应用的关键,需要进行深入研究。本文基于机载SAR系统,主要从以下几个方面对子带采样系统进行详细分析与研究：1.阐述高分辨SAR基本理论,综合论述了SAR系统距离向和方位向的高分辨原理和方法。针对SAR系统的特殊性,分析了方位向压缩与距离向压缩的区别,最后介绍了SAR成像的基本框架和实现方法。2.提出了子带采样系统的解决方案,主要通过子频带接收技术来实现大宽带信号的A/D采样,研究子带采样系统中频带分割、子带脉冲压缩和升采样的实现方法。通过子带采样系统的距离向和二维成像仿真验证了子带采样系统的可行性,并对二维成像中出现的距离徙动,提出了校正方案。3.最后分析子带采样系统中存在的各种误差,主要分析滤波器误差、通道误差、载频偏移误差和噪声误差对子带采样系统距离向和二维回波成像的影响。针对相应的误差,提出了误差补偿方案,进行了误差补偿。通过论文关于子带采样系统的详细研究,对大宽带信号的A/D采样提供了一定的理论帮助和实验方案。
黄巍[6]2004年在《宽带雷达实时信号处理技术研究》文中提出获取更多、更详细的目标信息,已经成为现代雷达的一个重要发展方向。通过提高信号带宽,可以较大地提高雷达距离分辨力,从而实现目标的成像和识别。但是,由于宽带雷达的目标回波特性具有随机参数特性,完全不同于常规的窄带雷达,因此,如何利用宽带雷达回波信息进行杂波抑制和目标检测,实现宽带雷达目标检测、跟踪、成像、识别一体化,已经成为雷达技术研究的新课题。宽带雷达信号检测关键技术的研究,为宽带雷达信号处理的进一步发展奠定了基础。此外,以高速DSP为主体,构成具有模块化、结构灵活、运算量大、通用性强等优点的“通用雷达高速实时信号处理系统”已经成为现代雷达技术研究的一个重要课题。本文的主要工作及创新之处在于:宽带雷达信号检测关键技术研究。包括:(1) 通过对宽带雷达目标回波特性的分析,指出了宽带雷达目标回波是具有随机参数的脉冲串,当目标与雷达之间有径向运动时,雷达不同重复周期的回波脉冲之间存在距离徙动和多普勒频率变化。实际数据统计分析表明:相同距离单元相邻重复周期的回波幅度具有较大的相似性;对宽带雷达目标回波特性的分析,为下一步宽带雷达信号检测的实现提供了依据;(2) 提出了窄带雷达回波信号等效为宽带雷达回波信号矢量合成的建模方法,在假设宽带、窄带两种雷达系统发射功率相同、接收机噪声系数相同、飞机目标相同的前提下,根据飞机目标对宽带信号和窄带信号的不同散射特性,对两种系统的单脉冲检测性能作了对比研究。仿真试验结果表明,在统计意义下,单脉冲检测时宽带雷达检测性能仅比窄带雷达下降。(3) 宽带雷达信号能量积累、检测方法研究。通过对基于位置信<WP=6>息的全程相关检测方法和基于能量积累的几种滑窗检测方法的比较[7],分析了它们在宽带雷达信号检测中的性能特点和应用条件,以能量积累滑窗检测(EAD)方法为例研究了滑窗检测时滑动窗口长度变化对检测性能的影响。在此基础上,提出了一种适合宽带雷达的检测方法,即相邻脉冲重复周期相关检测(IPCD)方法。当采用多脉冲积累后,其检测能力比能量相加脉间非相干积累EAD检测平均提高。(4) 对宽带雷达杂波特性进行了分析。采用幅度为韦布尔分布、功率谱为高斯分布的杂波模型Ⅰ模拟地杂波,幅度为瑞利分布、功率谱为高斯分布的杂波模型Ⅱ来模拟气象杂波,进行MTI、MTD和NMTI杂波抑制方法的性能对比研究。提出了“通用雷达高速实时信号处理系统”的设计思想,即用4片通用DSP芯片(ADSP-21160)构成独立的处理单元,根据不同雷达信号处理的要求,用多个处理单元按照最佳的网络结构组成雷达信号处理系统,以确保其具备较高的实时处理能力和强大的可扩展功能。通过对宽带雷达信号检测关键技术和宽带雷达杂波抑制方法的研究,提出了应用“通用雷达高速实时信号处理系统”设计“宽带雷达实时信号处理系统”的方案并得以实现。作为“通用雷达高速实时信号处理系统”的另一个应用实例,通过合成孔径雷达关键技术研究,设计了“SAR高速侦察雷达实时信号处理系统”的方案并得以实现。上述两个系统用模拟数据进行测试的结果,与计算机模拟的结果基本一致。测试结果证明了该系统设计的正确性和有效性。在“SAR高速侦察雷达实时信号处理系统”的实现过程中,对合成孔径雷达关键技术进行了进一步的研究。包括:(1) 定量分析了匹配滤波数字脉压中,采样率的变化对脉压结果的影响,为工程应用中合理选择信号带宽和采样率提供了参考;(2) 通过设计一种高性能复合窗函数,解决了宽带LFM信号进行匹配滤波频域数字脉压时,经典窗函数加权无法同时满足主副比和主瓣展宽系数两项指标的问题;(3) 通过匹配滤波频域数字脉压高效并行处理算法的研究,为不同雷达信号处理系统选择最佳的并行处理结构提供了依据。
薛国义[7]2008年在《机载高分辨超宽带合成孔径雷达运动补偿技术研究》文中提出机载低频超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)具有探测隐蔽在叶簇或浅地表覆盖下的目标,对其高分辨成像的能力,军事应用潜力巨大。然而,载机的非理想运动给UWB SAR回波带来了严重的相位误差,直接影响高分辨成像能力,有效的运动补偿技术对高分辨成像至关重要。本论文以装备预研项目为背景,从以下几个方面对机载UWB SAR运动补偿开展了较深入的研究:首先,研究了在获得了载机运动参数情况下的UWB SAR视线误差补偿方法。论文着重研究了视线误差对UWB SAR成像中的距离迁徙校正影响问题,推导了包含视线误差的点目标二维频谱,并在子孔径视线误差补偿算法的基础上,推导出一种在距离多普勒域、距离迁徙校正前补偿视线误差的新补偿算法,点目标仿真结果验证了该算法在连续大面积实时成像时的优越性。其次,研究了目前国内机载组合导航系统测量精度不高,不能满足UWB SAR高分辨成像需要时的运动补偿方法。针对UWB SAR特点,论文提出了一种结合全球定位系统(GPS)实时信息和改进MD自聚焦的运动补偿方法,并基于实测数据,提出了几点提高改进MD估计精度的措施。两段实测数据处理的结果验证了所提方法的有效性。论文中还深入分析了该补偿方法中的几个问题,给出了UWB SAR中MD子孔径划分应满足的条件。然后,深入研究了适合UWB SAR回波特点、以对比度最大为聚焦准则的自聚焦算法。对已广泛应用的对比度最优自聚焦算法进行改进,使其满足实时运动补偿的需要,实际数据处理结果验证了该改进算法的有效性;借鉴频域PACE算法思路,提出一种在时域提取回波中高次多项式相位误差的TD-PACE算法,实际数据处理结果验证了该算法的有效性:针对PACE算法的不足,提出一种减小计算量的IPACE算法,实际数据处理结果表明,IPACE算法执行效率较PACE大幅提高,而聚焦效果相当。论文中还比较了IPACE和PGA聚焦UWB SAR图像的能力,实测数据处理结果表明,IPACE聚焦效果较PGA更好。最后,结合无人机特点,设计了一种适合无人机UWB SAR高分辨成像要求的低成本运动补偿方案。该方案利用互补滤波器融合GPS接收机输出的速度和单轴加速度计输出的加速度,对UWB SAR回波粗补偿,利用自聚焦进行精补偿。论文中推导了加速度计输出的有用加速度表达式,分析了天线平台稳定精度对加速度计输出的影响,并用仿真数据验证了该补偿方案的有效性。
周红[8]2011年在《基于子带子孔径的低频SAR成像及运动目标检测技术研究》文中研究指明低频合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)具有很强的“透视”能力,可穿透叶簇,探测隐蔽于树林或伪装之下的目标。低频SAR/GMTI(GMTI, Ground Moving Target Indication,地面运动目标指示)和低频双基地SAR是低频SAR的进一步发展,也是目前的前沿和热点研究方向。但是,由于低频SAR系统具有大波束角、大相对带宽、低波段的特点,低频单/双基地SAR成像和运动目标检测的难度远高于高频系统,表现在大积累角条件下的快速高分辨成像、低信噪比条件下的运动目标检测和参数估计、SAR和GMTI处理的兼顾、一般构型下的双基地SAR成像等方面。本文针对低频系统的特点,提出利用子带子孔径技术解决以上技术难题。首先建立了SAR回波和时域成像模型,研究了子带和子孔径的生成方法,提出基于子带子孔径的快速后向投影(Back-Projection, BP)成像算法,奠定了全文理论研究与实际应用的基础。其中,子带生成在快时间对应的频域进行,子孔径生成在慢时间时域进行。这种划分方式有助于降低信息处理过程对运算量和存储量的要求,便于快速实时成像。在GMTI方面,通过划分子带子孔径,能兼顾SAR成像和运动目标检测对不同分辨率的要求;而且由于不同子带子孔径图像对应不同的中心频率和观测时间,联合多幅子带子孔径图像进行处理,能有效地区分运动目标与静止目标,并估计运动目标参数。提出了子带子孔径顺轨干涉(Along Track Interferency, ATI)和多子带空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)方法。其中,子带子孔径ATI方法可有效弥补传统ATI方法的盲速、径向速度模糊、方位向/距离向速度耦合的缺点;利用扩展因式分解算法(Extended Factorized Algorithm, EFA)实现降维的多子带STAP方法具有近似最优的杂波抑制性能,并能克服传统STAP方法应用于宽带稀疏阵列时产生的宽带效应和角度模糊问题,从而抑制盲速和重复检测。此外,针对单通道低频SAR系统,本文提出了子带子孔径变化检测方法,其优点是基于单通道单航过数据进行处理,相比传统变化检测方法节省了硬件和飞行成本。在对低频SAR成像技术和运动目标检测技术进行理论研究的基础上,对车载低频SAR/GMTI系统的实测数据处理技术展开了研究。通过划分和生成子带子孔径,有效协调了SAR成像和GMTI处理过程,形成完整、高效的SAR/GMTI处理流程,此外还对实际系统中存在的一些非理想因素进行估计和补偿。给出了实测数据处理的结果和分析。提出了一种适合一般构型的双基地快速时域成像算法——基于子孔径椭圆极坐标的双基地快速BP算法。相比频域算法,该算法对收/发平台的运动轨迹没有要求,不存在相位历史多项式展开带来的近似,而且信号处理简明直接,因此适应性更广、成像精度更高、更易于实现。当收发雷达置于同一平台时,双基地系统退化为单基地系统,所提出算法同样适用,因此可将其视为一种统一的单/双基地快速BP算法。将所提算法应用于星地双基地SAR(Space-Surface Bistatic SAR, SS-BSAR)系统,设计了完整的实测数据处理流程,包括卫星精细位置获取、同步、距离压缩、快速BP成像,并给出了实测数据的处理结果。
刘昕[9]2014年在《合成孔径雷达原始回波频域模拟算法研究》文中研究说明合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像具有全天时、全天候获取高分辨图像的能力,已广泛的用于军事和民用领域。合成孔径雷达回波模拟技术是一种通过计算机仿真来模拟合成孔径雷达回波的技术,它对于SAR成像算法,SAR图像处理,以及SAR系统参数设计等都具有十分重要的作用,随着合成孔径雷达的观测区域不断增大,SAR回波的频域快速模拟方法越来越受到重视,传统的频域算法都是基于理想条件下推导,而随着合成孔径雷达逐步向高分辨、多平台等方向发展,传统的频域回波模拟算法已经不能满足要求,需要有新的模拟算法保证不同模式下所产生的SAR回波信号的准确性以及高效性。本文系统的研究了SAR回波频域模拟方面的关键问题,分别从变速运动SAR的回波模拟,超宽带SAR的回波模拟以及双站SAR的回波模拟等几个方面展开了研究,并通过计算机仿真对回波模拟算法进行了验证,本论文的主要研究内容包括以下几个方面:1)对于变速运动雷达平台,其二维频域表达式较一般理想的匀速直线SAR更为复杂。针对此问题基于级数反演法提出了一种变速运动SAR回波二维频域模拟快速算法。算法分析了变速运动模式SAR的几何模型,并通过级数反演法,得到了较为准确的信号二维频谱表达式,并分析了变速运动SAR的距离空变性,给出了模拟空变性的函数,保证了大场景SAR回波数据的高相位精度。运算量分析表明,该算法可以大大的提高SAR回波的仿真速度,且仿真场景越大,其效率越高。最后通过仿真证明了该算法的准确性以及高效性。2)针对频域回波模拟算法很难准确的添加运动误差的问题,提出了一种对运动误差进行模拟的大场景SAR回波频域模拟快速算法。算法利用矢量表达式对瞬时斜距重新整理,分析了运动误差对瞬时斜距的影响,明确了小斜视模式下影响回波质量的主要运动误差分量,并采用运动误差两步模拟的方法,首先模拟了不随距离变化的大的运动误差分量,然后模拟了大场景情况下随距离变化的小的运动误差的空变分量,从而完成曲线轨迹SAR回波数据的精确仿真。该算法能够在保证高的相位精度情况下大大的提高仿真速度,仿真结果证明了该算法的有效性。3)针对超宽带(Ultra Wide Band,UWB)SAR工作频段低,发射带宽大,大累积角长孔径,大距离徙动等特点,提出了一种超宽带SAR高效原始回波数据模拟算法。算法研究了UWB-SAR的信号模型,在方位时域模拟了不随距离空变的距离徙动,重新推导了UWB-SAR系统的二维频域传递函数,并对距离空变性进行了研究,实现了超宽带SAR原始回波数据的精确仿真。仿真实验证明了该算法的高效性以及实用性。4)分析了地球、月球以及环月卫星的轨道构型,提出了一种新的双基SAR构形——地星双基合成孔径雷达的概念,给出了地星双基SAR系统模糊函数的定义,推导了其模糊函数的表达式,依据此式,对发射站处于地球不同位置的地星双基SAR进行了计算机仿真。仿真结果表明地星双基SAR的模糊函数不仅由发射信号的带宽和合成孔径时间决定,还与发射站在地球上所处的位置以及双站构型有关。研究了地星双基SAR的几何模型,提出了地星双基合成孔径雷达的原始回波数据二维频域模拟算法,算法分析了地星双基SAR的回波信号模型,结合级数反演法,得到了地星双基SAR回波信号的二维频域表达式,最后利用二维频域表达式仿照单基SAR的频域模拟方法得到了较为准确的地星双基SAR回波数据,仿真结果表明该算法兼顾了仿真效率与精度。
李丽亚[10]2006年在《调频步进雷达信号及其合成孔径成像研究》文中进行了进一步梳理合成孔径雷达是的二维成像(距离和方位)雷达,其方位分辨率决定于合成孔径长短,而距离分辨率则借助于宽带信号的脉压技术。由于距离分辨率与信号的带宽成反比,要想获得距离向的高分辨率,就要求雷达的发射信号具有大带宽；实现大带宽的信号面临着技术上和方法上的巨大挑战,所以,雷达的高距离分辨只能借助于宽带与超宽带技术来实现。调频步进雷达信号的提出,为实现超大宽带雷达信号提供了新的技术途径。调频步进雷达信号由载频步进变化的线性调频子脉冲串构成,对其应用宽带合成技术可以获得距离高分辨。本文首先对调频步进信号进行分析,并给出了其模糊函数；接着讨论了两种宽带信号合成方法,即基于一般接收模式的时域宽带信号合成方法和基于解线性调频处理的时域信号合成方法,并且从一维距离像角度入手,进行了仿真实验,给出了实验结果；最后介绍了合成孔径雷达成像的原理和常用算法,阐述了调频步进信号照射下的合成孔径雷达成像原理,根据两种不同的宽带信号合成方法给出了两种不同处理方法,并进行了仿真实验,仿真结果证明了方法的可行性。同时对实测数据进行处理,其成像结果说明了方法的工程可实现性。
参考文献：
[1]. 超宽带合成孔径雷达信息处理技术若干问题研究[D]. 王亮. 国防科学技术大学. 2003
[2]. 单/双通道低频SAR/GMTI技术研究[D]. 范崇祎. 国防科学技术大学. 2012
[3]. 超宽带SAR浅埋目标成像与检测的理论和技术研究[D]. 金添. 国防科学技术大学. 2007
[4]. 逆合成孔径雷达提高分辨率成像方法研究[D]. 吴敏. 西安电子科技大学. 2016
[5]. 合成孔径雷达宽带信号合成与系统误差校正技术研究[D]. 郑超. 电子科技大学. 2012
[6]. 宽带雷达实时信号处理技术研究[D]. 黄巍. 电子科技大学. 2004
[7]. 机载高分辨超宽带合成孔径雷达运动补偿技术研究[D]. 薛国义. 国防科学技术大学. 2008
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