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基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR地面动目标成像

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系统工程与电子技术 2022年第10期44卷 3104-3114页

作者：熊世超倪嘉成张群罗迎空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 复旦大学波散射与遥感信息国家教育部重点实验室上海200433

针对大斜视条件下合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)地面运动目标成像存在的聚焦困难、几何形变严重、十字旁瓣大等问题,提出一种基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR动目标成像算法。首先,在推导具有精确斜距表达式的斜视动目标... 详细信息

针对大斜视条件下合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)地面运动目标成像存在的聚焦困难、几何形变严重、十字旁瓣大等问题,提出一种基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR动目标成像算法。首先,在推导具有精确斜距表达式的斜视动目标回波信号模型的基础上,获得了初步成像结果并提取动目标的感兴趣区域(region of interest,ROI)数据。然后,构造相位补偿函数并利用最小熵算法完成动目标参数估计,再根据估计的参数对ROI数据进行相位补偿,获得聚焦的动目标图像。进一步利用频谱旋转消除了几何形变,利用稀疏增强方法减小了动目标旁瓣,最终得到聚焦、无几何形变、低旁瓣的动目标图像。仿真实验验证了所提算法的有效性。

关键词：合成孔径雷达地面动目标成像大斜视 ωk算法频谱旋转

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基于深度展开的SAR大斜视RD成像算法

空军工程大学学报 2022年第4期23卷 43-50页

作者：陈鹭伟罗迎倪嘉成熊世超空军工程大学信息与导航学院西安710077

大斜视角条件下的合成孔径雷达SAR回波信号具有方位向和距离向严重耦合、大距离徙动等特点,采用常规的距离多普勒RD算法成像,会引起方位向的散焦以及空变等问题。为了改善大斜视SAR在成像过程中存在的问题,提出了一种基于深度展开网络的... 详细信息

大斜视角条件下的合成孔径雷达SAR回波信号具有方位向和距离向严重耦合、大距离徙动等特点,采用常规的距离多普勒RD算法成像,会引起方位向的散焦以及空变等问题。为了改善大斜视SAR在成像过程中存在的问题,提出了一种基于深度展开网络的SAR大斜视可学习距离多普勒成像方法。该方法将RD成像方法与深度学习结合,利用RD成像的步骤构建了基于深度展开网络的RD学习成像网络结构,将回波数据作为网络输入来学习回波数据到大斜视SAR图像的成像过程。首先,在分析大斜视SAR回波信号模型的基础上确定了网络成像过程中的可学习参数;其次,根据成像过程设计大斜视SAR成像网络;最后,通过非监督训练的方法对网络进行训练,最终输出学习成像结果。点目标和面目标仿真结果表明,该方法可以有效抑制旁瓣,提高成像精度和计算效率,满足SAR在大斜视角下的成像要求。

关键词：合成孔径雷达雷达成像可学习距离多普勒算法大斜视深度展开网络

基于改进极坐标格式算法的大斜视SAR成像方法

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空军工程大学学报（自然科学版） 2022年第3期23卷 82-88页

作者：薛鹏凤郭苹西安科技大学通信与信息工程学院西安710600

针对大斜视合成孔径雷达成像(SAR)模式下,回波存在较大的距离走动和严重的距离-方位交叉耦合等问题,对传统极坐标格式算法(PFA)进行改进,提出了一种基于改进的PFA算法的大斜视SAR成像方法。根据实际回波数据存储的形式,建立了大斜视SAR... 详细信息

针对大斜视合成孔径雷达成像(SAR)模式下,回波存在较大的距离走动和严重的距离-方位交叉耦合等问题,对传统极坐标格式算法(PFA)进行改进,提出了一种基于改进的PFA算法的大斜视SAR成像方法。根据实际回波数据存储的形式,建立了大斜视SAR的斜距模型,通过对距离向与方位向的二维泰勒级数展开设计了一种斜距平面的二维插值函数,有效地提高了成像算法的聚焦深度。与传统PFA不同,斜距平面的距离展开能够避免回波数据的投影,所以改进的算法更适用于地形起伏不平的成像场景。仿真数据和实测数据分析验证了该方法的有效性。

关键词：合成孔径雷达大斜视斜距平面极坐标格式算法

一种适用于星载大斜视聚束SAR的改进距离徙动算法

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信号处理 2023年

作者：邓钱钰王纪平郭淑婷杨果刘衍琦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

星载大斜视聚束合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）探测范围大、目标驻留时间长，有广泛的应用前景，但会带来较大的距离徙动，使得回波信号耦合严重。传统算法使用固定窗接收数据，为了采集完整，则需要较大的采样窗，但... 详细信息

星载大斜视聚束合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）探测范围大、目标驻留时间长，有广泛的应用前景，但会带来较大的距离徙动，使得回波信号耦合严重。传统算法使用固定窗接收数据，为了采集完整，则需要较大的采样窗，但采得数据中存在大量的无效数据，采样效率很低。为解决时域采样效率低等问题，可使用滑窗接收模式，但该模式一般结合时域算法或极坐标格式算法使用，而在星载SAR大场景成像的情况下，时域算法计算效率低下，极坐标格式算法的聚焦半径较小，因此本文提出了一种改进的距离徙动算法来解决大斜视滑窗接收模式下的高效精确成像问题。本文建立了滑窗接收模式下的时域回波模型，利用傅里叶变换的性质推导出精确两维解析频谱，并基于上述两维解析频谱，提出雷达视线坐标系下的两维空间域解耦方法并给出对应的完整成像处理流程，最后通过仿真实验验证算法的有效性。本文提出的新方法既能解决大斜视两维频谱扭曲带来的频域采样效率低下问题，又可避免传统方法在大斜视模式下的残留距离徙动放大问题，为后续的自聚焦处理提供便利。

关键词：大斜视星载合成孔径雷达距离徙动算法滑窗接收

大斜视直升机载太赫兹ViSAR振动补偿成像算法

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北京航空航天大学学报 2016年第12期42卷 2755-2761页

作者：孙伟孙进平张远张耀天北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083

太赫兹视频合成孔径雷达(ViSAR)载波波长短,直升机载平台的微小高频振动将引起回波信号相位的显著变化,进而严重恶化ViSAR的成像性能。本文在建立斜视ViSAR平台振动成像几何模型的基础上,提出了大斜视模式下的振动相位误差补偿成像算法... 详细信息

太赫兹视频合成孔径雷达(ViSAR)载波波长短,直升机载平台的微小高频振动将引起回波信号相位的显著变化,进而严重恶化ViSAR的成像性能。本文在建立斜视ViSAR平台振动成像几何模型的基础上,提出了大斜视模式下的振动相位误差补偿成像算法。该算法结合运动补偿原理,将斜视成像侧视化处理,然后采用改进的多普勒Keystone变换方法在二维频域校正由平台振动引起的距离单元徙动,最终在距离多普勒域实现振动相位误差补偿。仿真结果验证了该算法的有效性。

关键词：太赫兹大斜视视频合成孔径雷达(ViSAR) 平台振动补偿多普勒Key-stone变换

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粗糙海面的散射回波与大斜视SAR成像研究

粗糙海面的散射回波与大斜视SAR成像研究

作者：关文涛延安大学

学位级别：硕士

复杂海洋环境下的散射回波与SAR成像研究在海洋遥感、海洋资源探索、目标的探测识别等领域具有重要意义。SAR作为一种高分辨率的微波探测设备,具有在复杂环境下获取目标二维图像信息的能力,通过解析复杂海洋环境的SAR图像帮助人们充分... 详细信息

复杂海洋环境下的散射回波与SAR成像研究在海洋遥感、海洋资源探索、目标的探测识别等领域具有重要意义。SAR作为一种高分辨率的微波探测设备,具有在复杂环境下获取目标二维图像信息的能力,通过解析复杂海洋环境的SAR图像帮助人们充分理解海洋的复杂散射机理,基于此,本文主要研究复杂海洋环境中的海面电磁散射、海面SAR成像的各种影响因素以及电大尺寸海面的大斜视SAR成像的仿真问题,建立了高海况下的电磁散射模型和海面大斜视SAR的成像算法,并对海面SAR成像进行了仿真模拟。论文主要研究内容如下:1、分析了海面的三种散射机制,小入射角情况下的镜向反射机制、中等入射角情况下的Bragg散射机制以及掠入射情况下的其他散射机制。基于Fuks微扰理论和基尔霍夫近似理论,研究了优化的海面面元散射场模型,仿真验证了该模型的正确性。详细的分析了不同波段海水的介电常数和海面散射系数随海水温度和盐度的变化情况,进行了不同波段海面的散射系数的比较。2、分析介绍了海面SAR的成像的速度聚束调制机理,然后重点分析了风速、流体力学调制、速度聚束调制等因素对单双站海面SAR成像的影响,最后基于非线性Creamer模型、优化的海面面元散射场模型和破碎波理论,建立了高海况下完整的电磁散射模型,并重点研究不同风速下海面的破碎点分布以及在掠入射情况下考虑破碎波与否对HH极化和VV极化下的海面单双站SAR成像的影响。3、研究了电大尺寸海面的大斜视SAR成像仿真,首先对斜视SAR的回波信号进行了分析,然后推导了雷达的瞬时斜距方程四阶泰勒级数展开式,最后基于海浪的速度聚束调制机理及雷达高阶项的斜距方程,建立了适用于处理大斜视下海面SAR的成像算法,并进行大场景大斜视的海面SAR成像仿真。

关键词：海面 SAR成像不同波段速度聚束调制大斜视

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机载大斜视角SAR雷达系统设计技术研究

机载大斜视角SAR雷达系统设计技术研究

作者：金嘉航中国电子科技集团公司电子科学研究院

学位级别：硕士

机载大斜视SAR系统不同于机载正侧视SAR系统,其主要工作区域在大斜视角范围,可以提前观察目标区域,有效提高载机的隐蔽性与战斗效率,在情报获取等方面有广泛的应用,具有重要的研究意义。本文针对大斜视条件下的条带模式与聚束模式机载SA... 详细信息

机载大斜视SAR系统不同于机载正侧视SAR系统,其主要工作区域在大斜视角范围,可以提前观察目标区域,有效提高载机的隐蔽性与战斗效率,在情报获取等方面有广泛的应用,具有重要的研究意义。本文针对大斜视条件下的条带模式与聚束模式机载SAR系统进行设计,主要研究内容如下:对大斜视SAR系统特点进行建模与分析,针对不同阶次的斜距表达式,固定的斜距下,不同阶数表达式的斜距误差也会相应变化,高阶表达式的斜距误差小,不过精确的成像效果代价是高阶方程带来的数据量加大,因此系统成像前的参数设计至关重要。对大斜视SAR系统各个参数之间的约束关系进行分析整理,天线尺寸受分辨率、幅宽、距离模糊度以及载机机身大小限制,而天线尺寸的大小直接影响到天线增益与方向图,进而影响到系统的分辨力、功率等性能参数。针对脉冲重复频率(PRF)值的选择,从四个角度考虑,分别是多普勒带宽、方位模糊度、距离模糊度与系统实时处理能力。对大斜视SAR系统设计流程进行设计,将系统模糊度要求提前到PRF参数设计环节里,系统性能分析步骤中仅使用系统灵敏度一值进行判定,减小最终参数确认前设计流程循环的次数。对条带模式与聚束模式大斜视SAR系统实例进行系统设计,结合载机飞行条件与机身大小限制确定带宽、天线尺寸、PRF系统参数,并总结不同分辨率、不同载机飞行高度、不同斜距与斜视角对以上参数设计的影响,最终使用系统灵敏度(NEσ°)值判断参数设计的合理性。与条带模式系统设计的不同之处在于,聚束模式大斜视SAR系统设计中需要特殊对距离向幅宽进行判定,根据系统要求的幅宽确定方位角、俯仰角的约束范围,便于对雷达威力范围平面图进行准确的仿真。

关键词：大斜视 SAR 系统设计系统参数雷达威力范围

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曲线轨迹SAR大斜视子孔径成像算法

系统工程与电子技术 2017年第3期39卷 500-505页

作者：别博文梁毅党彦锋邢孟道西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安710071 西安电子科技大学信息感知技术协同创新中心陕西西安710071

针对小型合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)平台曲线轨迹运动、大斜视实时成像的要求,提出一种子孔径成像算法,首先进行预处理,补偿加速度对调频率的影响,再采用级数反演法(method of series reversion,MSR)得到回波信号的高... 详细信息

针对小型合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)平台曲线轨迹运动、大斜视实时成像的要求,提出一种子孔径成像算法,首先进行预处理,补偿加速度对调频率的影响,再采用级数反演法(method of series reversion,MSR)得到回波信号的高阶近似二维谱。在此基础上,基于方位频域相位滤波处理校正方位调频率空变,最终利用谱分析(spectrum analysis,SPECAN)技术实现方位统一聚焦。点目标仿真数据验证了本文算法的有效性。

关键词：曲线轨迹频域相位滤波子孔径大斜视

一种采用相位扰动处理的大斜视SAR成像方法

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西安电子科技大学学报 2016年第3期43卷 125-130页

作者：曲广洲梁毅武汉大学测绘学院湖北武汉430079 北京机电工程研究所北京100074 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室陕西西安710071

针对快视成像处理的需要,提出了一种采用相位扰动处理的子孔径数据大斜视合成孔径雷达成像方法.首先给出了目标瞬时斜距模型,分析了距离向处理和方位向处理.其中距离向处理采用时域校正距离走动、频域校正距离弯曲的方式实现距离与方位... 详细信息

针对快视成像处理的需要,提出了一种采用相位扰动处理的子孔径数据大斜视合成孔径雷达成像方法.首先给出了目标瞬时斜距模型,分析了距离向处理和方位向处理.其中距离向处理采用时域校正距离走动、频域校正距离弯曲的方式实现距离与方位的二维解耦;时域走动校正处理会带来方位调频率空变问题,影响一致聚焦,然后采用频域引入扰动相位来消除子孔径数据的调频率方位空变性,并结合谱分析技术实现方位聚焦.点目标仿真数据和机载实测数据处理验证了该方法的有效性和实用性.

关键词： SAR 子孔径大斜视相位扰动