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基于超大幅宽的高轨sar加速BP成像方法

电子与信息学报 2022年第9期44卷 3136-3143页

作者：陈权刘文康孙光才李东旭邢孟道西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安710071 西安电子科技大学信息感知技术协同创新中心西安710071

在高轨(GEO)合成孔径雷达(sar)成像中,超大的成像幅宽导致成像区域不满足平面近似,使得基于平面网格的快速BP算法失效。该文提出一种基于地表网格的快速BP算法来精确高效地处理高轨sar信号。首先针对轨道弯曲和地表弯曲所带来的信号复... 详细信息

在高轨(GEO)合成孔径雷达(sar)成像中,超大的成像幅宽导致成像区域不满足平面近似,使得基于平面网格的快速BP算法失效。该文提出一种基于地表网格的快速BP算法来精确高效地处理高轨sar信号。首先针对轨道弯曲和地表弯曲所带来的信号复杂空变问题,采用一种基于实际地表的曲面网格布置方法。针对子孔径BP图像的频谱混叠问题,提出基于曲面网格的两步频谱压缩函数,将子孔径图像在合成之前实现频谱解混叠。同时采用多级子孔径图像合成的方法提高成像效率。最后,通过对比仿真,证明了该文所提算法的精确性以及高效性。

关键词：高轨sar 快速BP算法地表弯曲频谱压缩多级图像合成

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高轨sar非平直几何动目标成像影响建模

雷达科学与技术 2018年第5期16卷 496-504页

作者：胡哲颖黄丽佳胡文龙卢晓军中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室北京100190 中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国国际工程咨询公司北京100048

高轨sar覆盖范围广、轨道回归周期短,具有探测动目标的优势。由于高轨sar轨道高度高,斜视成像模式下几何关系呈现非平直特点,低轨sar平直成像几何下的影响分析模型并不能直接适用于高轨情况。建立高轨sar非平直斜视成像几何,利用等距离... 详细信息

高轨sar覆盖范围广、轨道回归周期短,具有探测动目标的优势。由于高轨sar轨道高度高,斜视成像模式下几何关系呈现非平直特点,低轨sar平直成像几何下的影响分析模型并不能直接适用于高轨情况。建立高轨sar非平直斜视成像几何,利用等距离等多普勒方程推导得到匀速运动目标成像位置偏移、二次相位误差、三次相位误差的解析表达式,分析目标运动对成像偏移、散焦造成的影响,并与平直成像几何下的运动成像影响进行对比分析。基于动目标探测角度给出仿真高轨sar雷达参数和轨道参数,通过仿真分析,验证了成像影响理论推导的正确性。

关键词：高轨sar 运动目标非平直斜视成像运动影响

基于高轨sar的地面运动目标检测与成像技术

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基于高轨SAR的地面运动目标检测与成像技术

作者：程威电子科技大学

学位级别：硕士

sar（Synthetic Aperture Radar）对地动目标检测已经成为sar应用领域一个基础又十分重要的研究方向。高轨sar运行于36000km左右的太空中,具有重访周期短、波束覆盖范围大、战场生存能力强等特点,在对地动目标检测领域具有得天独厚的优... 详细信息

sar（Synthetic Aperture Radar）对地动目标检测已经成为sar应用领域一个基础又十分重要的研究方向。高轨sar运行于36000km左右的太空中,具有重访周期短、波束覆盖范围大、战场生存能力强等特点,在对地动目标检测领域具有得天独厚的优势。本文研究了基于高轨sar系统的地面运动目标检测、成像和参数估计等问题,主要研究内容概括如下:1.建立了高轨sar的空间几何模型,对高轨sar成像的斜距模型进行了研究;在此基础上,建立了高轨sar体制下运动目标的回波信号模型,分析了运动目标的距离徙动特性。2.研究了双通道高轨sar地面运动目标检测与成像方法。首先,推导了“stopand-go”不适用情况下的等效相位中心补偿函数,采用DPCA（Displaced Phase Center Antenna）技术对距离压缩后的双通道回波进行杂波抑制处理;在此基础上,利用广义Keystone变换完成距离频率与方位时间的解耦合以及二阶及以上距离徙动项校正和多普勒相位补偿,并采用Radon变换估计多普勒模糊数进行线性距离走动校正,最后通过相参积累实现运动目标成像。点目标和地面场景成像仿真实验验证了所提方法的有效性。3.针对双通道DPCA系统中目标速度较快而导致的脉冲重复频率模糊问题,提出一种双频双通道高轨sar动目标检测与参数估计方法。通过同时发射两种工作载频信号获得四路高轨sar回波数据,对相同工作频率的两路回波分别进行距离压缩、杂波对消及距离徙动校正,采用牛顿迭代结合离散调频傅里叶变换完成运动目标的多普勒参数估计,通过搜索两个速度集合的交集来估计实际的目标速度。运动目标成像和参数估计实验验证了所提方法的有效性。4.针对双通道ATI系统中目标速度较快而导致的相位缠绕问题,提出一种利用等效载频的思想来扩大最大不模糊检测速度范围的方法。首先,对每种工作载频下双通道回波数据进行成像和配准后,通过干涉处理得到两幅高轨sar复图像,再对两幅sar图像进行共轭相乘得到无缠绕的相位差值,继而解析出无模糊的目标速度。动目标参数估计实验验证了所提方法的有效性。

关键词：高轨sar 动目标检测距离走动参数估计双载频

基于多通道处理的高轨sar动目标检测与成像技术研究

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基于多通道处理的高轨SAR动目标检测与成像技术研究

作者：田昊宇电子科技大学

学位级别：硕士

大范围、长时间的区域监测对星载合成孔径雷达提出了更高的要求,高轨sar因其波束覆盖范围广、不受地理环境限制、全天候全天时工作等特点,在地面场景成像和运动目标检测方面具有独天得厚的优势和广阔的应用前景。基于高轨sar平台,本文... 详细信息

大范围、长时间的区域监测对星载合成孔径雷达提出了更高的要求,高轨sar因其波束覆盖范围广、不受地理环境限制、全天候全天时工作等特点,在地面场景成像和运动目标检测方面具有独天得厚的优势和广阔的应用前景。基于高轨sar平台,本文开展了基于多通道处理的地面(海面)运动目标检测与成像技术研究,主要研究工作及贡献如下:1.针对地面运动目标易导致回波出现距离走动和多普勒走动问题,提出联合DPCA与广义Keystone变换的高轨sar动目标检测与成像技术。首先对双通道接收的信号进行脉冲压缩,在数据多普勒域进行DPCA处理抑制杂波,然后进行运动目标检测与参数估计,并根据估计的参数进行广义Keystone变换来校正目标运动引起的距离走动和多普勒走动,最后通过傅里叶变换进行相参积累完成动目标成像。点目标成像仿真验证了所提方法的有效性。2.针对海面慢速运动目标,提出基于高轨平台的海面舰船目标检测与成像技术。首先从高轨sar运动目标回波建模出发,对双通道接收的回波数据进行常规成像处理,完成图像配准与通道均衡,在此基础上进行杂波抑制并通过双门限恒虚警检测出运动目标;通过干涉相位估计目标的径向速度,并利用最小熵法估计目标的方位向速度,最后利用方位向速度和径向速度对运动目标重新成像。点目标和场景成像仿真验证了所提方法的有效性。3.针对运动目标径向速度可能超过系统的最大可检测速度导致参数估计会发生模糊的问题,提出利用双频以及多通道不等间距解速度模糊的方法。针对双频解速度模糊,利用等效载频的思想对最大可检测速度的约束条件进行补偿,从而提升原系统的最大可检测速度,消除速度模糊。同时,设计一种不等间距解速度模糊的方法,通过合理设置多通道的间距,得到两个模糊的速度集合,通过配准比较得到无模糊速度。运动目标参数估计实验验证了所提方法的有效性。

关键词：高轨sar 多通道处理动目标检测 sar动目标多载频

一种可消除高轨sar载荷卫星母线电流脉动的控制技术

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空间电子技术 2017年第2期14卷 62-69页

作者：吴建超王俊琦纪枭雄北京卫星制造厂北京100190

提出了一种消除sar载荷母线电流脉动的技术,采用PVAC控制策略,在二次电源内部将系统固有的能量波动进行有效抑制,既能提供负载工作所需的瞬态能量,又能有效消除不调节母线的电流脉动。所研制的样机已与用户的组件联试成功,实测母线电流... 详细信息

提出了一种消除sar载荷母线电流脉动的技术,采用PVAC控制策略,在二次电源内部将系统固有的能量波动进行有效抑制,既能提供负载工作所需的瞬态能量,又能有效消除不调节母线的电流脉动。所研制的样机已与用户的组件联试成功,实测母线电流脉动幅值最低仅为额定电流的5%,母线电流几乎为纯直流。

关键词：高轨sar 不调节母线电流脉动 PVAC控制策略

海杂波背景下的高轨FDA-sar成像及目标检测

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海杂波背景下的高轨FDA-SAR成像及目标检测

作者：高洁电子科技大学

学位级别：硕士

海杂波背景下的目标检测与成像在我国建设21世纪海上丝绸之路的战略中占据着重要地位。能够对广泛海域进行长时间且频繁监测的高轨合成孔径雷达(sar),因此备受关注。本文将在高轨sar的基础上,引入频率分集阵列(FDA),进行海杂波背景下的... 详细信息

海杂波背景下的目标检测与成像在我国建设21世纪海上丝绸之路的战略中占据着重要地位。能够对广泛海域进行长时间且频繁监测的高轨合成孔径雷达(sar),因此备受关注。本文将在高轨sar的基础上,引入频率分集阵列(FDA),进行海杂波背景下的高轨FDA-sar成像算法和目标检测算法研究。开展的主要工作如下:1、深入研究了海杂波的各种分布模型,通过建模仿真,产生了各种分布情况下的海杂波数据。分析了海杂波后向散射特性、相关性以及统计特性,仿真对比了四种基于统计特性的分布模型,并通过无记忆非线性变换(ZMNL)和球不变随机过程(SIRP)两种方法产生了满足这四种分布的海杂波数据,并给出了其幅度和频谱特点。2、在分析FDA天线方向图和高轨sar系统特点的基础上,提出了高轨FDAsar系统及信号参数设计方法。首先对频控阵基本原理进行了阐述,分析了其发射方向图时间周期特性和距离周期性。然后对高轨sar的空间几何转换关系、轨道特性、多普勒特性等进行了推导。最后针对高轨FDA-sar的各项特性进行了参数设计方法的研究,给出了高轨FDA-sar体制下信号带宽、脉冲重复频率、阵元间频率增量、发射信号脉冲持续时间等信号参数的设计方法。3、建立了基于FDA体制的高轨sar回波模型,提出了高轨FDA-sar成像方法。在高轨道传统斜视模型失效的前提下,引入了多项式逼近距离模型,并进行了频谱的推导,同时给出了基于该模型的RD成像算法。构造了高轨FDA-sar频控阵发射—相控阵接收体制的回波信号模型,并证明通过相位补偿后,采用基于多项式逼近的RD算法能够实现对高轨FDA-sar回波信号的成像。4、引入空时自适应算法,提出海杂波背景下的高轨FDA-sar目标检测方法。对高轨FDA-sar信号的杂波距离依赖特性进行了分析并给出了补偿方法,然后采用空时自适应的算法对以K分布海杂波为背景的高轨FDA-sar回波数据进行了杂波抑制,仿真验证了其杂波抑制的性能。对抑制杂波后的信号采用成像算法进行了校正和积累成像,最后对成像结果进行恒虚警(CFAR),完成检测。

关键词：高轨sar 频率分集阵列海杂波模型空时自适应目标检测

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分布式Insar系统技术综述

上海航天 2011年第4期28卷 38-46,66页

作者：李威李春升时信华郝晓龙上海卫星工程研究所上海200240 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京跟踪与通信技术研究所北京100094

概述分布式卫星干涉合成孔径雷达(Insar)系统的定义、组成、工作体制、应用领域及特点。综述了4个典型的分布式卫星Insar系统发展现状,分析了总体技术、编队控制、三同步和基线测量四项系统关键技术。讨论了分布式卫星Insar系统的高分... 详细信息

概述分布式卫星干涉合成孔径雷达(Insar)系统的定义、组成、工作体制、应用领域及特点。综述了4个典型的分布式卫星Insar系统发展现状,分析了总体技术、编队控制、三同步和基线测量四项系统关键技术。讨论了分布式卫星Insar系统的高分辨率与宽观测带、实时与准实时和多功能发展方向。针对可实现高分辨率与宽观测带的多通道技术,分析了相位中心个数与重频的关系,并以一发三收模式为例,设计分辨率1 m、观测带宽度30 km波位参数,并分析总结其技术难点。针对有望实现实时与准实时监视的中、高轨Insar系统,分析了处理器带宽、合成孔径时间、天线尺寸、峰值功率和基线等参数与轨道高度的相互关系。以轨道高度30 000 km为例,设计分辨率5 m、覆盖范围600 km波位参数,分析并总结了系统的关键技术。

关键词：分布式卫星Insar系统多通道高轨sar