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复杂运动舰船目标SAR成像空/时变散焦特性研究

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系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2237-2255页

作者：王进冷祥光孙忠镇马晓杰杨阳计科峰国防科技大学电子科学学院电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室湖南长沙410073 中国人民解放军93525部队西藏拉萨850000

合成孔径雷达(sythetic aperture radar,SAR)能够对海上舰船目标进行全天时、全天候成像,但是运动舰船在高分辨率SAR图像上的方位向散焦会严重影响后续对舰船目标的识别。由于舰船运动的非合作性,目前对复杂运动舰船在SAR图像中的散焦... 详细信息

合成孔径雷达(sythetic aperture radar,SAR)能够对海上舰船目标进行全天时、全天候成像,但是运动舰船在高分辨率SAR图像上的方位向散焦会严重影响后续对舰船目标的识别。由于舰船运动的非合作性,目前对复杂运动舰船在SAR图像中的散焦特性认识不足。本文首先从SAR成像原理出发,理论推导得出舰船复杂运动引起的SAR回波信号相位误差的空变性和时变性是导致其SAR图像质量下降的决定性因素。在此基础上,构建了一个复杂运动舰船目标SAR成像模拟器,通过对不同运动状态、不同合成孔径时间舰船点、线、面目标的SAR成像仿真,揭示了复杂运动舰船目标SAR成像空/时变散焦特性。其中,空变性会造成舰船在SAR图像上非均匀散焦;时变性使得舰船在SAR图像上变为一条方位向能量带。最后,结合空/时变散焦特性,探讨了未来SAR运动舰船重聚焦技术的发展方向。

关键词：合成孔径雷达舰船散焦空变相位误差多普勒时变重聚焦

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SAS角运动补偿仿真研究

系统仿真学报 2009年第20期21卷 6564-6567页

作者：朱三文胡金华唐劲松张森海军工程大学电子工程系武汉430033

合成孔径声呐是具有距离和方位二维高分辨特性的成像声呐,运动补偿是合成孔径声呐成像的一个重要环节。在分析了多子阵SAS阵元角运动基础上,给出了空间角运动引起的空变相位误差的补偿方法。补偿算法首先将宽测绘带回波数据在距离向分块... 详细信息

合成孔径声呐是具有距离和方位二维高分辨特性的成像声呐,运动补偿是合成孔径声呐成像的一个重要环节。在分析了多子阵SAS阵元角运动基础上,给出了空间角运动引起的空变相位误差的补偿方法。补偿算法首先将宽测绘带回波数据在距离向分块,然后依照等效相位中心相对每个距离块中心线视线偏移对回波数据进行补偿。仿真结果表明补偿算法可有效补偿由多子阵空间角运动误引起的空变相位误差。

关键词：多子阵合成孔径声呐角运动运动补偿等效相位中心空变相位误差

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任意构型双基SAR运动目标图像特征分析

信号处理 2023年第9期39卷 1689-1698页

作者：杨果王雨晗王佳慧邓钱钰毛新华南京航空航天大学电子信息工程学院雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室江苏南京211106

本文根据波数域中的相位误差详细地分析了任意构型双基合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar,Bi-SAR)运动目标的图像特征。不同于传统的在相位历史域进行相位误差分析的方法,本文以极坐标算法(Polar Format Algorithm,PFA)为... 详细信息

本文根据波数域中的相位误差详细地分析了任意构型双基合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar,Bi-SAR)运动目标的图像特征。不同于传统的在相位历史域进行相位误差分析的方法,本文以极坐标算法(Polar Format Algorithm,PFA)为例,对PFA波数域的两维相位误差进行了详细的分析。该分析方法对其他算法例如BP算法同样适用。SAR成像算法的一般流程为,先将信号从相位历史域转化到波数域,然后再变换到图像域。然而,从相位历史域到波数域的过程有可能引入新的相位误差,因此在相位历史域分析相位误差特征并不完全准确,根据该特性预测的图像域成像结果存在一定的误差。而波数域与图像域之间具有直接的傅里叶变换关系,傅里叶变换的各种性质又是已知的,因此利用波数域和图像域之间的傅里叶变换关系,根据波数域的相位误差特性可以准确地预测PFA图像中运动目标的成像特征。一方面,本文揭示了波数域中的两维相位误差导致图像域中的目标发生两维位置偏移和两维散焦的现象,并且上述两维位置偏移和两维散焦的方向沿着同一条倾斜的直线。也就是说,无论运动目标的速度矢量指向何方,图像域中的目标都将沿着同一条直线发生偏移。另一方面,通过一个合适的坐标旋转,能使相位误差的维度从两维降到一维,从而能够降低后续的目标重定位与重聚焦的难度和复杂度。最后,通过仿真实验验证了对PFA图像中运动目标特性的预测结果。

关键词：双基合成孔径雷达极坐标格式算法运动目标空变相位误差

基于实测数据的UWB SAR图像自聚焦算法研究

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基于实测数据的UWB SAR图像自聚焦算法研究

作者：安道祥国防科学技术大学

学位级别：硕士

机载超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)成像可以获取高分辨率图像,它提高了雷达的信息获取能力和信息感知能力。目前UWB SAR已经作为现代雷达一种新的功能应用于机载雷达系统中。但在实际录取数据中由于受到气流等影响使得雷达平台的运动轨... 详细信息

机载超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)成像可以获取高分辨率图像,它提高了雷达的信息获取能力和信息感知能力。目前UWB SAR已经作为现代雷达一种新的功能应用于机载雷达系统中。但在实际录取数据中由于受到气流等影响使得雷达平台的运动轨迹和状态很难控制平稳,载机的这种非理想运动是引起信号相位误差的主要原因。因此,运动补偿是实现高分辨成像的前提,也是机载UWB SAR中的关键技术之一。基于图像数据的运动误差补偿是机载UWB SAR补偿系统中的重要一步。本文重点研究了基于实测UWB SAR图像数据的自聚焦算法,提出了几种适合UWB SAR的新自聚焦算法。使UWB SAR的实测图像质量得到了进一步提高。相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种稳健的高分辨合成孔径雷达(SAR)相位校正方法,在SAR领域得到广泛应用。本文在原始PGA算法的基础上,提出了对比度最优PGA算法。该算法是对原始PGA算法的一种改进,它解决原始PGA算法无法对UWB SAR图像实现良好聚焦的问题。本文还对原始PGA算法中线性相位误差的引入进行了详细的推导论证,并提出“参考点对齐法”来消除由此所引起的聚焦图像横向(沿方位向)平移的几何失真。本文建立了UWB SAR中由于载机偏航所导致的相位误差模型,对相位误差的距离向空变性进行了仿真分析,总结得出了相位误差沿距离向的空变特点。并在此特点的基础上提出了图像非均匀分段PGA(NUSPGA)算法,有效地解决了UWB SAR中相位误差距离向空变而严重影响图像聚焦质量的问题。条带式PGA算法(SPGA)是继原始PGA算法后所提出来的一种针对条带模式SAR成像的自聚焦算法。本文在对这种算法进行了深入研究后,对原始SPGA算法的实现流程进行了改进,使其能够更加精确的估计UWB SAR中方位向空变相位误差。文中还提出通过估计距离向空不变因子来构造距离向空变相位误差的方法,弥补了原始SPGA算法中未考虑相位误差距离向空变性的缺点。在本文的最后对文中所提到的自聚焦算法以及本文所提出的改进算法在聚焦性能﹑适用的前提条件等方面进行了简要的对比分析。以方便实际应用时可根据UWB SAR图像数据的具体情况选择最合适的自聚焦算法,从而得到所需的聚焦结果。

关键词：超宽带合成孔径雷达相位梯度自聚焦空变相位误差对比度最优PGA算法 NUSPGA算法 SPGA算法

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大斜视角SAR的方位多级重叠子孔径算法

无线电通信技术 2013年第4期39卷 60-63页

作者：陈旭张大炜中国电子信息产业集团公司北京100846

方位重叠子孔径算法(AOSA算法)能够补偿SAR"斜视最小化"带来的空变相位误差。基于AOSA算法,提出了一种方位多级重叠子孔径算法(AMTSA算法),通过将方位数据分为多级重叠子孔径从而补偿这些相位误差。分析了该算法的基本原理、应用范围和... 详细信息

方位重叠子孔径算法(AOSA算法)能够补偿SAR"斜视最小化"带来的空变相位误差。基于AOSA算法,提出了一种方位多级重叠子孔径算法(AMTSA算法),通过将方位数据分为多级重叠子孔径从而补偿这些相位误差。分析了该算法的基本原理、应用范围和有效性约束条件。分析结果表明,AMTSA算法在一级子孔径的情况下,将蜕变成AOSA算法,最后仿真结果验证了AMTSA算法对高分辨率、大斜视角SAR成像的有效性。

关键词：大斜视角合成孔径雷达方位多级重叠子孔径算法(AMTSA) 空变相位误差