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长合成孔径时间多普勒解模糊成像处理算法

无线电工程 2018年第11期48卷 60-65页

作者：许成君段化军郑庆利中国人民解放军91404部队中国人民解放军91604部队

在SAR过程中,当方位向分辨率要求较高时,往往需要较长的合成孔径时间实现信号的积累。而在实际处理过程中,特别是载机高机动运动时,平台在长合成孔径时间内难以保持理想的匀速直线运动,此时若将数据整体进行多普勒解模糊处理必将导致性... 详细信息

在SAR过程中,当方位向分辨率要求较高时,往往需要较长的合成孔径时间实现信号的积累。而在实际处理过程中,特别是载机高机动运动时,平台在长合成孔径时间内难以保持理想的匀速直线运动,此时若将数据整体进行多普勒解模糊处理必将导致性能下降。针对这种情况,采用子孔径处理的方法实现长合成孔径时间雷达数据的多普勒解模糊成像,对该算法信号处理流程进行描述,并给出若干组实测数据处理结果。通过实测数据表明,所述算法能有效消除长孔径多普勒模糊问题,提高长孔径SAR图像的图像质量,证明所述算法的有效性和实用性。

关键词：合成孔径雷达多普勒解模糊长合成孔径时间多通道SAR

GEO SAR长合成孔径时间回波仿真研究及其软件设计

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GEO SAR长合成孔径时间回波仿真研究及其软件设计

作者：张孔亮西安电子科技大学

学位级别：硕士

地球同步轨道SAR(Geosynchronous SAR,GEO SAR)高分辨、宽测绘等优势使其成为近年来国内外研究的热点。GEO SAR合成孔径时间长、与传统的中低轨卫星相比,在成像处理、回波仿真、误差分析等方面存在许多新的特点。近年来科研人员在GEO SA... 详细信息

地球同步轨道SAR(Geosynchronous SAR,GEO SAR)高分辨、宽测绘等优势使其成为近年来国内外研究的热点。GEO SAR合成孔径时间长、与传统的中低轨卫星相比,在成像处理、回波仿真、误差分析等方面存在许多新的特点。近年来科研人员在GEO SAR的系统分析与成像算法的研究方面取得了很多成果,但是关于非理想因素对于GEO SAR成像质量影响方面的研究还有所欠缺。针对以上问题,为了对GEO SAR的性能进行仿真分析,同时为系统设计提供理论支持,本文首先对GEO SAR所受到的各种非理想因素进行分类,做了简要分析,并将电离层影响、地球潮汐等误差因素调制到SAR回波表达式中,对其进行了详细的理论分析和仿真验证。同时,因为GEO SAR的长合成孔径时间的特性和海面随时间变化的特点,导致回波产生严重去相干效应,进而造成GEO SAR无法对海面场景进行成像处理,而低轨LEO(Low Earth Orbit,LEO)SAR合成孔径时间非常短,不会造成SAR回波的严重去相干。因此本文基于LEO SAR模式对海洋仿真进行了深入研究。针对上述仿真需求本文研制了一套集海陆场景回波仿真、成像处理、性能指标分析、非理想误差因素仿真为一体的GEO SAR长合成孔径时间回波仿真软件。本文的主要工作可概括如下:1、首先将非理想因素进行了分类,分为卫星平台误差、有效载荷误差、传输链路误差和观测场景误差四部分,并对各模块误差做了简要分析。然后针对GEO SAR的新特性,对电离层影响、地面弱相干、地球潮汐等误差因素进行了详细理论分析和仿真验证。2、从海浪谱出发,对几种常见的海浪谱进行了介绍,在此基础上,采用目前主流的建模方法进行海面模拟,实现了对海面几何构造较为精确的刻画,接着再利用小面元模型进行海面电磁散射仿真建模,为了提高仿真效率本文提出了快速时域仿真方法完成了动态海面场景的回波模拟,最后利用BP算法进行成像处理,并利用顺轨干涉测量(Along-track interferometry,ATI)法完成了动态海面的速度测量。3、首先介绍了GEO SAR长合成孔径时间回波仿真软件的系统架构,将软件架构分为三层:界面展示层、业务处理层和数据库访问层。然后对电离层影响、地面弱相干、地球潮汐和回波仿真模块的软件设计进行了详细阐述,最后简要说明了软件各模块的设计与实现,并展示了各模块误差因素的界面实现效果。

关键词： GEO SAR 长合成孔径时间地面弱相干仿真软件回波仿真快速时域仿真

地球同步轨道SAR曲线轨迹模型和成像算法研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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宇航学报 2011年第8期32卷 1769-1777页

作者：包敏徐刚李亚超邢孟道保铮王万林西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071 空间微波技术国防科技重点实验室西安710000

由于地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)轨道高度高,地球自转对其影响较为严重,其相对地球的运动变得更为复杂,低轨SAR中的直线轨迹模型已不能精确逼近其真实成像几何,基于该模型推导的成像算法也不再适用。针对这一问题,本文首先根据GE... 详细信息

由于地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)轨道高度高,地球自转对其影响较为严重,其相对地球的运动变得更为复杂,低轨SAR中的直线轨迹模型已不能精确逼近其真实成像几何,基于该模型推导的成像算法也不再适用。针对这一问题,本文首先根据GEO SAR平台的运动特点,使用高阶逼近模型建立了适用于GEO SAR长合成孔径时间的斜距方程,并结合级数反演法,推导出该斜距方程下的二维频谱高阶近似表达式。在此基础上提出了一种二维频域成像算法并分析了其运算量。该算法所有操作都由快速傅里叶变换和相位点乘完成,具有较高的效率。点目标仿真结果表明本文斜距方程精度较高,该算法能实现GEO SAR全孔径高精度成像。

关键词：地球同步轨道合成孔径雷达(SAR) 长合成孔径时间级数反演二维频谱

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GEO SAR高阶多普勒信号模型研究

航天器工程 2016年第5期25卷 11-18页

作者：赵秉吉张庆君刘立平戴超北京空间飞行器总体设计部北京100094

信号模型是星载合成孔径雷达(SAR)数据处理的基础数学模型,文章通过分析地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的轨道和成像机理的特殊性,针对长合成孔径时间和弯曲轨迹,提出了一种适用于GEO SAR的精确高阶多普勒信号模型。首先,建立合理的... 详细信息

信号模型是星载合成孔径雷达(SAR)数据处理的基础数学模型,文章通过分析地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的轨道和成像机理的特殊性,针对长合成孔径时间和弯曲轨迹,提出了一种适用于GEO SAR的精确高阶多普勒信号模型。首先,建立合理的星-地运动几何模型,分析3种典型轨道GEO SAR的姿态导引角度和合成孔径时间特性;然后,阐述高阶多普勒信号模型的解析形式以及相应各频域的解析表达式。仿真结果表明:与等效斜视距离模型和改进的等效斜视距离模型相比,高阶多普勒信号模型具有更高的精度;对10m分辨率的点目标进行成像处理,利用4阶多普勒模型成像后,聚焦效果良好。

关键词：地球同步轨道合成孔径雷达信号模型长合成孔径时间弯曲轨迹

基于变成像平面的海面运动船舶ISAR成像方法

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航天技术与工程学报

航天技术与工程学报 2024年第3期1卷 67-76页

作者：于春锐王冬红黄石生北京跟踪与通信技术研究所北京100094

海面船舶目标在高海况下呈现复杂的六自由度运动。采用长合成孔径时间的ISAR成像可以提高船舶目标的方位向成像分辨率,有助于船舶目标的检测与识别。然而,长合成孔径时间内,船舶目标的有效转轴与雷达视线都会发生变化,成像平面也会发生... 详细信息

海面船舶目标在高海况下呈现复杂的六自由度运动。采用长合成孔径时间的ISAR成像可以提高船舶目标的方位向成像分辨率,有助于船舶目标的检测与识别。然而,长合成孔径时间内,船舶目标的有效转轴与雷达视线都会发生变化,成像平面也会发生变化,不符合ISAR二维转台模型假设。直接采用常规的ISAR成像算法可能导致船舶目标图像散焦。因此,为了提高合成孔径时间并增加方位向成像分辨率,本文提出了一种变成像平面成像算法,首先基于成像聚焦质量评估中常用的最小熵准则,估计船舶目标的转动参数,并根据转动参数调整成像平面,然后在调整后的成像平面上进行BP成像。仿真实验表明,所设计的算法能够突破ISAR二维转台目标成像的限制,增加合成孔径处理时间,并提高方位向成像分辨率。

关键词： ISAR成像运动船舶成像长合成孔径时间变成像平面最小熵准则