步进正负调频信号实现MIMO SAR距离高分辨

各种SAR成像算法总结各种SAR成像算法总结1SAR成像原理SAR成像处理的目的是要得到目标区域散射系数的二维分布，它是一个二维相关处理过程，通常可以分成距离向处理和方位向处理两个部分。

在处理过程中，各算法的区别在于如何定义雷达与目标的距离模型以及如何解决距离－方位耦合问题，这些问题直接导致了各种算法在成像质量和运算量方面的差异。

一般来说，忽略多普勒频移所引起的距离向相位变化，距离向处理变为一维的移不变过程且相关核已知，即退化为一般的脉冲压缩处理；同时将雷达与目标的距离按2阶Taylor展开并忽略高次项，则方位向处理也是一个一维的移不变过程，并退化为一般的脉冲压缩处理，这就是经典的距离多普勒（Range-Doppler RD）算法的实质。

若考虑多普勒频移对距离向相位的影响，同时精确的建立雷达与目标的距离模型，则不论距离向处理还是方位向处理都变为二维的移变相关过程。

线性调频尺度变换（Chirp-Scaling CS）算法即在此基础之上将二维数据变换到频域，利用Chirp Scaling原理及频域的相位校正方法，对二维数据进行距离徙动校正处理、距离向及方位向的聚焦处理，最终完成二维成像处理。

当方位向数据积累延迟小于全孔径时间（即方位向为子孔径数据）的情况下，方位向处理必须使用去斜（dechirp）处理及频谱分析的方法。

在RD和CS 算法的基础之上，采用dechirp处理及频谱分析的方法完成方位向处理的算法分别称为频谱分析（SPECAN）算法和扩展CS（Extended Chirp Scaling ECS）算法。

1.1 SAR成像原理本节以基本的正侧视条带工作模式为例，对SAR的成像原理进行分析和讨论。

正侧视条带SAR 的空间几何关系如下图所示。

图中，αo β平面为地平面，o γ垂直于αo β平面。

SAR 运动平台位于S 点，其在地面的投影为G 点。

SAR 运动平台的运动方向Sx 平行于o β，速度大小为a v 。

步进频率雷达高分辨成像处理算法的开题报告【摘要】步进频率雷达（SAR）成像技术是一种成熟的高分辨雷达成像技术，已广泛应用于军事、民用等领域。

本文将探讨步进频率雷达成像技术的原理、步进频率雷达成像处理算法的研究进展以及针对高分辨率SAR成像的图像先验知识辅助图像重建算法。

【关键词】步进频率雷达，高分辨成像，成像处理算法，先验知识，图像重建。

【引言】步进频率雷达（SAR）成像技术由于其高空间分辨率、强干扰抑制能力、成像距离远等优点，已广泛应用于军事、民用等领域 [1]。

SAR成像技术的核心是利用雷达信号与地面目标相互作用的特性，通过对反射信号进行处理，生成高精度的地面目标图像。

步进频率雷达成像技术在采集信号的过程中，发射一系列相同的波形，每个波形的频率随时间步进变化，接收到的信号与之前的信号相关，从而得到目标反射率的二维图像。

SAR成像处理算法是SAR成像技术的关键技术之一。

SAR成像处理算法的主要任务是对接收到的信号进行滤波、解调和重建，从而得到高质量的目标图像 [2]。

本文将首先介绍步进频率雷达成像技术的原理，接着探讨步进频率雷达成像处理算法的研究进展以及针对高分辨率SAR成像的图像先验知识辅助图像重建算法。

【步进频率雷达成像技术原理】步进频率雷达成像技术根据调频连续波雷达（FMCW）工作原理，使用持续波载频信号调制线性调频信号，并对接收到的信号进行自相关处理，得到反射率的二维图像 [3]。

具体的工作流程如下：1. 发射信号。

步进频率雷达发射一个带有持续波载频信号的线性调频信号，同时记录其带宽和中心频率。

2. 接收信号。

目标反射信号经过多次反射、衰减后返回到雷达接收器，接收器采样并记录接收到的信号。

3. 自相关处理。

对接收到的信号进行自相关处理，得到目标的反射率二维图像。

自相关处理时需要考虑信号的幅度和相位信息。

4. 图像生成。

从自相关处理得到的信号中提取目标反射率特征，对目标进行图像重建，得到反射率二维图像。

第3卷第1期雷达学报Vol. 3No. 1 2014年2月Journal of Radars Feb. 2014MIMO-SAR技术发展概况及应用浅析周 伟*① 刘永祥①黎 湘①凌永顺②①(国防科技大学电子科学与工程学院长沙 410073)②(电子工程学院合肥 230037)摘要：多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)是近年来提出并备受关注的一种新型雷达成像模式，通过多天线同时发射、多天线同时接收的工作方式能够获得远多于实际天线数目的等效观测通道，为解决常规SAR面临的方位向高分辨率与宽测绘带指标相互矛盾、弱小慢速运动目标难以检测等难题提供了更为有效的技术途径。

该文围绕MIMO-SAR成像技术及其应用展开论述，从距离分辨率增强、3维下视成像、高分辨率宽测绘带成像以及动目标检测等方面综述了MIMO-SAR的研究状况，分析了系统的体制优势和不足，进而归纳了MIMO-SAR研究中的若干关键技术问题，最后对其应用前景进行了展望。

关键词：合成孔径雷达；MIMO雷达；高分辨率宽测绘带(HRWS)成像；运动目标检测(GMTI)中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：2095-283X(2014)01-0010-09 DOI: 10.3724/SP.J.1300.2013.13074Brief Analysis on the Development and Application of Multi-InputMulti-Output Synthetic Aperture RadarZhou Wei① Liu Yong-xiang①Li Xiang① Ling Yong-shun②①(School of Electronic Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)②(Electronic Engineering Institute, Hefei 230037, China)Abstract: Recently, a novel conception of Synthetic Aperture Radar (SAR) based on Multi-Input Multi-Output (MIMO) technology draws much attention for its potential advantages. MIMO-SAR could obtain much more equivalent channels than the number of the physical array elements by simultaneously utilizing multiple antennas at transmission and reception. These additional channels are demonstrated to be useful for the application of High-Resolution Wide-Swath (HRWS) imaging and slowly moving target indication. In this paper, a detailed discussion on the conception and connotation of MIMO-SAR is made firstly, and then the investigation states of MIMO-SAR, such as high range resolution SAR imaging, three-dimensional down-looking SAR imaging, HRWS imaging and Ground Moving Target Indication (GMTI), are discussed. Base on the discussion mentioned above, the advantages and disadvantages of MIMO-SAR system are analyzed, and the key technical issues in MIMO-SAR are summarized. At last, the prospects of MIMO-SAR application are pointed out.Key words: Synthetic Aperture Radar (SAR); Multi-Input Multi-Output (MIMO) radar; High-Resolution Wide- Swath (HRWS) imaging; Ground Moving Target Indication (GMTI)1 引言合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)能够不受自然条件限制，对感兴趣的目标区域实行全天候、全天时地侦查监视，在国土测量、海洋监视、资源勘探、地形测绘、灾情普查、城市规划以及军事侦察等领域发挥着重要作用[1]。

雷达信号基本知识声明 | 本号聚焦相关知识分享，内容观点不代表本号立场，可追溯内容均注明来源，若存在版权等问题，请联系(158****1905，微信同号)删除，谢谢。

1. 非线性调频信号（NLFM）由前面介绍，我们知道为了解决单载频脉冲信号的局限性，在现代雷达系统中，人们普遍使用具有大时宽带宽积的脉冲压缩信号。

脉冲压缩技术：在发射端，通过对相对较宽的脉冲进行调制使其同时具有大的带宽，从而得到大时宽带宽积的发射信号；在接收端，对接收的回波信号进行压缩处理，得到较窄的脉冲。

下图为 LFM 信号脉压前后的回波对比图，同图中我们可以看出，脉压可极大的提升目标的距离分辨率。

故脉冲压缩可以有效地解决距离分辨力与平均功率（速度分辨力）之间的矛盾，能够得到较高的距离测量精度、速度测量精度、距离分辨率和速度分辨力，在现代雷达中得到了广泛的使用。

在脉冲压缩技术中，雷达所使用的发射信号波形的设计，是决定脉冲压缩性能的关键。

常用的发射信号波形分为：线性调频（LFM）信号，非线性调频（NLFM）信号和相位编码（PSK）信号等，本文主要讨论的是NLFM信号。

LFM 信号的产生和实现都比较容易，是研究最早、应用较为广泛的一种脉冲压缩信号。

LFM 信号的频率在脉冲宽度内与时间变化成线性关系。

LFM 信号最大的优点是匹配滤波器对回波信号的脉冲多普勒频移不敏感，即使回波信号具有较大的多普勒频移，采用原有的匹配滤器仍然能得到较好的脉冲压缩结果，因而可简化信号处理系统。

LFM信号波形如下图所示。

但 LFM 信号匹配滤波器输出响应的旁瓣较高，为了抑制旁瓣常需要进行加权处理，但这会造成主瓣展宽，并导致信噪比损失。

此外，LFM 信号的缺点是会产生多普勒耦合时移现象，不能同时独立提供距离和速度的测量值。

LFM 信号经过匹配滤波器后的输出响应及主副瓣图形如下图所示。

为了解决以上问题，现代雷达也经常采用非线性调频（NLFM）信号。

NLFM 信号的频率随着时间做非线性变化，其突出的优点是直接进行匹配滤波即可得到较低的旁瓣而无需加权处理，因而避免了引入加权所带来的信噪比损失问题。

基于运动补偿的机载MIMO-SAR高分辨成像算法彭发祥;李宏伟;蔡斌;邓冬虎;郑万泽【期刊名称】《空军工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(013)001【摘要】机载多发多收合成孔径雷达( MIMO - SAR)可以实现高分辨成像,但不可避免的存在运动误差补偿的问题.对多子带并发的机载MIMO - SAR系统进行研究,首先建立并分析了MI-MO - SAR运动误差模型；然后提出了一种扩展的MIMO - SAR运动补偿距离徙动算法(RMA),通过改进的Stolt映射将距离徙动校正与方位向聚焦分开,并结合两步运动补偿技术对MIMO -SAR回波数据的运动误差进行校正,消除了运动误差带来的影响；最后在空频域对各子带信号进行带宽合成实现了距离向高分辨.用该算法对散射点目标和面目标进行了成像仿真,验证了其在处理带有运动误差的MIMO - SAR回波数据中的有效性.【总页数】6页(P73-78)【作者】彭发祥;李宏伟;蔡斌;邓冬虎;郑万泽【作者单位】空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TN958【相关文献】1.机载高分辨率大场景 MIMO-SAR成像算法研究 [J], 谢超;王党卫;马晓岩;王力宝;李定山2.基于运动误差补偿的无人机载MIMO-SAR成像 [J], 黄旭华;李项军3.基于 Alamouti 编码的 MIMO-SAR 高信噪比高分辨宽测绘带成像 [J], 曾祥能;白洁;郝明磊;张永顺4.基于运动补偿的机载大斜视SAR成像算法 [J], 张华;胡学成5.基于新型阵列配置的机载MIMO-SAR下视三维成像性能研究 [J], 于春艳;谢亚楠;赵海兰;张瑞;王佳佳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

国防科技大学学报第32卷第4期J OUR NAL OF NA TIONA L UNIVERSI TY OF DEFENS E TEC HNO LO GY Vo l.32No.42010文章编号:1001-2486(2010)04-0072-06基于步进频率正交信号的星载MIMO2GMTI雷达空时频处理研究X邹博,赖涛,梁甸农(国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073)摘要:多发多收(MIMO)体制雷达综合采用多通道、多频技术,为解决星载GM TI面临的探测慢速运动目标和消除盲速估计等问题提供了有效途径。

MIMO雷达工作的基础是有效的波形设计。

因此,在分析正交波形性能的基础上,结合G MTI应用需求,建立了星载MIMO雷达步进频率正交信号的基本参数确定准则,研究了步进频率MIMO雷达空时频联合自适应处理的基本原理,通过仿真验证了MIMO雷达在杂波抑制和G MTI 性能上的优势。

关键词:MIMO雷达;地面运动目标指示;步进频率信号;空时频自适应处理中图分类号:TN958文献标识码:AStudy of Space time Frequency Processing for Spaceborne MIMO2GMTI Radar Based on Stepped FrequencyOrthogonal WaveformZO U Bo,L AI Tao,LIAN G Dian2nong(C ollege of Electronic Science and Engineering,National Univ.of Defense Technology,Changsha410073,C hina)Abstr act:Sy nthesizing the multiple2channel and multiple2freq uency techniques,the multiple2input mul tiple2output(MIM O)radar can provide a feasible approach fo r solving the problems in spacebo rne G M TI,such as slo wly2mo ving target detectio n,and blind speed zo nes reduction.Effective ortho gonal wav eform desi gn is crucial for MIMO radar i mplementatio n.Therefore,based on an analysis of the performance o f o rtho gonal wav eform,w ith the application of G MTI,the o ptimized basic parameter choice criteria for stepped frequency orthog onal waveform of spaceborne MIMO radar was propo sed.Then,the basic principle o f co mbined space,time and frequency adaptive processing was studied.Finally,simulation results w ere presen ted to demonstrate the superi ority of MIMO radar in improving clutter suppressio n and G MTI perfo rmance.Key w ords:MIMO radar;gro und moving target indicatio n(G M TI);stepped frequency signal;space2ti me2frequency adaptive processing利用星载雷达实现地面运动目标指示(G M TI)功能具有重要的军事应用价值。