前言(雷达成像--邢孟道)

合成孔径雷达快速后向投影算法综述
邢孟道;马鹏辉;楼屹杉;孙光才;林浩
【期刊名称】《雷达学报(中英文)》
【年(卷),期】2024(13)1
【摘要】后向投影(BP)算法是合成孔径雷达成像算法发展的重要方向之一。

然而,由于BP算法具有较大的计算量,阻碍了其在工程应用上的发展。

因此,近年来如何有效地提高BP算法的运算效率受到了广泛的重视。

该文讨论了基于多种成像面坐标系的快速BP算法,包括距离-方位平面坐标系、地平面坐标系和非欧氏坐标系。

该文首先简要介绍了原始BP算法的原理和不同坐标系对加速BP算法的影响,并对BP算法的发展历程进行梳理。

然后讨论了基于不同成像面坐标系的快速BP算法的研究进展,并重点介绍了作者所在研究团队近年来在快速BP成像方面完成的研究工作。

最后介绍了快速BP算法在工程上的应用,并展望了未来快速BP成像算法的研究发展趋势。

【总页数】22页(P1-22)
【作者】邢孟道;马鹏辉;楼屹杉;孙光才;林浩
【作者单位】西安电子科技大学雷达信号处理全国重点实验室;西安电子科技大学前沿交叉研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.52
【相关文献】
1.快速后向投影合成孔径雷达成像的自聚焦方法
2.复杂轨迹合成孔径雷达后向投影算法图像流GPU成像
3.基于M apReduce的合成孔径雷达后向投影快速成像方法
4.基于快速后向投影的超宽带冰雷达数据成像算法
5.一种适用于条带SAR的快速后向投影算法
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式中，cR f 002∆∆-=γ，即目标相对于参考点的距离为0∆R 时，解线频调后的差频值。

如上所述，用解线频调得到如图2.4(b)所示的差频信号，其差频值可以表示目标相对于参考点的距离，只是相位项中的RVP 项使多普勒值有些差别。

从图2.4(b)可见，不同距离的目标回波在时间上是错开的，称之为斜置，而这种时间上的错开并不带来新的信息，反而在后面的一些应用中带来不便。

因此，通常希望将不同距离目标的回波在距离上取齐，而如图2.4(c)所示，称之为“去斜”处理，同时去掉RVP 项。

为完成上述工作，可将式(2.9)的差频信号对快时间(以参考点的时间为基准)作傅里叶变换，得到在差频域的表示式)4π4π4πj(-222e ]2([sinc ),(∆∆∆++∆+=R c f R c R c f i p p m i if i c R c f T AT t f S γγ（2.13）上式的三个相位项中，第一项为前面提到过的多普勒项，这时正常的；第二项为RVP 项，而第三项为0≠∆R 时，回波包络“斜置”项，均应去除。

但是这两项都与距离∆R 有关，对不同的∆R 应作不同的相位补偿。

不过，差频回波变到差频域后，成为宽度很窄的sinc 函数，其峰值位于∆-=R c f i γ2处，因此当对距离为∆R 的目标进行补偿时，只要补偿∆-=R c f i γ2处的相位即可。

考虑到这一特殊情况，式(2.13)中后两个相位项可写成 γπππγ22244i i f R c f R c =--=∆Φ∆∆ （2.14） 于是将式（2.13），乘以下式)π(2e )(γi f j i c f S -= （2.15）就可将式中的RVP 和包络置斜的两个相位项去除掉，再通过逆变换变回到时域，就可将图2.4(b)的差频回波变成图2.4(c)的形式。

图2.5中虚线前的部分表示这一处理过程，虚线后面为加权脉压。

图2.5 解线频调后去斜和压缩处理流程解线频调脉压从图2.4（a ）得到图（b ）的相干差频处理是用模拟电路来实现，因为这时信号处于高频，且频带很宽。

一种俯冲段子孔径SAR大斜视成像及几何校正方法李震宇* 梁毅邢孟道保铮【摘要】俯冲合成孔径雷达(SAR)成像由于垂直向下速度的存在，使得沿水平飞行方向不再满足平移不变性，导致常规全孔径成像算法无法直接运用于俯冲段的大斜视子孔径成像。

针对这些问题，该文基于“俯冲等效平飞”模型以及子孔径成像特性提出一种俯冲段子孔径SAR大斜视成像算法频域相位滤波算法(FPFA)。

其创新思想是通过方位频域引入滤波因子校正方位空变。

由于俯冲等效平飞模型会造成成像平面的旋转，引起较大的图像畸变，为了解决该问题，该文进一步提出一种基于反向投影的快速几何校正方法，得到近似无畸变或畸变较小的地距图像。

仿真和实测数据处理验证该文成像方法和几何校正方法的有效性。

【期刊名称】电子与信息学报【年(卷),期】2015(000)008【总页数】7【关键词】俯冲合成孔径雷达；子孔径；频域相位滤波算法；反向投影；几何校正1 引言合成孔径雷达(SAR)可以全天时、全天候、远距离获得目标的2维图像，已广泛应用于各种机动平台，如机载SAR[1]、弹载SAR[2,3]。

对于战机、导弹等高速运动平台，由于运动轨迹的复杂性，SAR常工作在俯冲模式；此时雷达平台与地面目标的垂直高度随时间而变化，这就使得俯冲模式下SAR回波信号不再具备常规平飞模式下回波信号的方位平移不变特性，从而导致常规SAR成像方法不能直接适用于俯冲模式下的成像处理[4,5]。

为了满足SAR平台的转弯机动时间和实时观测，战机SAR以及弹载SAR等高速运动平台常工作在大斜视模式并采用子孔径数据进行相干处理，简化处理流程、减小运动补偿复杂度、计算量和存储量，以实现快视成像[6]；对于聚焦良好的子孔径图像，进行子孔径图像相干合成，逐步提高图像的分辨率，最终获取高分辨的大图像。

因此，对于采用子孔径的俯冲段大斜视SAR成像研究具有重要意义。

针对俯冲SAR斜视成像，文献[7]提出恒加速波数域(Constant Acceleration Omega-K, CA Omega- K)成像算法，成像需要复杂的插值操作，实时性低且文中所提算法并不适用于子孔径成像。

第三章方位高分辨和合成阵列要得到场景的二维平面图像，同时需要距离和方位二维高分辨，这一章主要讨论方位高分辨。

雷达本质上是一种基于距离测量的探测设备，容易获得高的距离分辨率，方位分辨率是比较差的。

方位分辨率决定于雷达天线的波束宽度，一般地基雷达的波束宽度为零点几度到几度，以窄一些的波束为例，设天线波束宽度等于0.01弧度（即约0.57°）为例，它在距离为50千米处的横向分辨约为500米，显然远远不能满足场景成像的要求，需要大大提高方位分辨率，即需将波束宽度作大的压缩。

天线波束宽度与其孔径长度成反比，如果要将上述横向分辨单元缩短到5米，则天线横向孔径应加长100倍，即几百米长。

这样长的天线，特别要装在运动载体（如飞机）上是不现实的，实际上对固定的场景可以用合成阵列来实现。

本章的内容作如下安排：第一节主要介绍合成阵列的特点；第二节对运动平台的合成孔径雷达的横向分辨进行了讨论；由于波数域方法在合成孔径雷达里应用十分广泛，本章在第三节对波数域方法作了较详细的讨论。

合成孔径雷达主要用运动平台雷达对地面场景实现二维成像，而合成孔径雷达也只具有径向（借助宽频带信号）和横向二维高分辨能力。

但实际地面场景会有高程起伏，而雷达载体（如飞机）更是有较高的高度，所以合成孔径雷达是在三维空间里实现二维成像的，有许多实际问题需要解决和注意。

本章的任务是讨论用合成阵列获得高的横向分辨，为了突出主题，避免过早涉及一些具体问题而影响对主题基本概念的理解，在本章里我们将讨论范围限于二维平面，不仅场景是理想平面，雷达载机的高度也暂不考虑，认为雷达和目标位于同一平面里。

这当然与实际情况不符，但在我们对横向分辨的原理和方法建立了清晰概念后，从二维推广到三维是不困难的，这些工作将在第四章里进行。

3.1合成阵列的特点[12]、现代雷达常采用阵列天线，将一系列阵元按一定的构形排列成阵列。

合成阵列的概念是从实际阵列引伸过来的，为此先简单介绍实际阵列，由此可比较实际阵列和合成阵列的异同。

一种假目标干扰背景下的导弹目标成像方法雷 杰 , 邢孟道 , 保 铮(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)摘 要 : 与单目标相比 ,对假目标干扰背景下的导弹目标难以得出高分辨 IS AR 图像 。

本文针对这种情况提出了一种基于 K eystone 变换的目标成像方法 ,通过低分辨回波估计并补偿目标群共同的高速径向运动参数 ,利用 K eystone 变换与信号中心频率密切相关的特性在等效的中心频率上进行变换 ,快速实现多普 勒环绕情况下对所需目标的包络对齐 。

对于在距离2多普勒二维平面上存在不完全重叠的多目标情况 ,可 以对导弹目标的粗略 IS AR 像进行分离 ,然后对其进行精细的相位补偿以及线性调频分量补偿 ,从而最终 实现假目标干扰背景下导弹目标的精细 IS AR 成像 。

计算机仿真结果证实了该方法的有效性 。

关键词 : 逆合成孔径雷达 ; 多目标成像 ; K eystone 变换文献标识码 :A文章编号 :167222337 (2004) 022*******中图分类号 : T N957. 51A Method of ISAR Imaging f or Missile w ith Fa ke T arget InterferenceL EI Jie , XI NG Meng 2da o , BA O Zheng( National K ey L a b of Radar Signal Processing , Xidian Univ , Xi πan 710071 , China )Abstract : A process of IS AR imag ing for missile w ith fake targ et in terference presents m ore challeng es than for a sing le targ et . In this paper , a method b ased on the K eystone trans form is proposed for d ealing w ith a mu lt 2i targ et ech o sig nal. This approach rem oves rad ial velocity for all targ ets b y estimating in formation from narrow b and echo sig nal . Then , a K eystone trans form , w hich carries the inherence of closely relevant to the central frequ ency , is used to compen 2 sate the relative speed remained on missile at the equ ivalent central frequ ency and to efficien tly implemen t envelope alig n 2 ing for the d esired targ et w hile the d oppler frequ ency of missile is und er sampled. Third step of the method separates the roug h missile imag e from rang e 2d oppler plane w here targ ets d o n ot overlap each other. The last s tep a pplies further p hase compensation alg orithm to the separated sing le targ et πs echo sig nal to d evelop a final fine targ et imag e . The effectiveness of this alg orithm is testified b y processing of emu lational d ata .K ey w ords : inverse synthetic aperture rad ar ; mu lti 2targ et imag ing ; K eystone trans form目标进 行 距 离2多 普 勒 成 像 可 对 其 进 行 有 效 的 分离 ,并得 出 目 标 的 高 分 辨 二 维 图 像 , 用 于 目 标 识 别 。

P波段雷达成像电离层效应的地面观测与校正赵宁;周芳;王震;邢孟道;葛家龙;鲁加国【摘要】For high resolution space-borne P-band SAR system, ionospheric effects could cause serious phase errors. These errors are causally relatedto the radar frequency and the TEC of ionosphere and make the image quality degraded. To guarantee the image quality, the ionosphere errors must be emended. Based on the mismatched filter model caused by ionosphere, it is pointed out that accurate ionosphere TEC is the key for phase error correction, a high precision ionosphere TEC measurement method is further put forward by using the phase errors of SAR echoes, which is validated by processing the data of a ground based P-band radar with well focused radar image of the international space station obtained. The results indicate that the method can effectively increase the accuracyof ionosphere TEC estimation, and thus improve the radar imaging quality, it is applicable to low frequency space-borne SAR systems for reducing the ionosphere effects.%对于高分辨率星载P波段SAR系统，电离层效应对P波段SAR会带来一系列较为严重的误差，这些误差与电波频率和电离层积分电子总量(TEC)值关系密切，并使得图像质量下降。

专利名称：机载雷达的多舰船目标SAR和ISAR混合成像方法专利类型：发明专利
发明人：邢孟道,肖力,李震宇,孙光才
申请号：CN201610274140.7
申请日：20160428
公开号：CN105974410A
公开日：
20160928
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种机载雷达的多舰船目标SAR和ISAR混合成像方法，其主要思路为：建立机载斜视SAR对海面舰船目标成像的几何模型，得到海面舰船目标的瞬时斜距R(t)表达式；机载斜视SAR发射线性调频信号，则得到机载斜视SAR的原始回波信号s (t；t)，然后对s(t；t)依次进行距离向FFT、线性距离走动校正和距离向脉压，得到脉压后的机载斜视SAR的原始回波信号再对依次进行二维去斜处理和方位向相位补偿，得到机载斜视SAR的粗聚焦成像S后进行形态学弥补，得到经过形态学弥补后的机载SAR二值图像S，然后对S进行舰船目标边界检测，分离出D个舰船目标后并分别依次进行包络对齐、相位聚焦、转动越距离单元徙动校正和方位慢时间t的中间时刻对应的频率分布估计，进而得到D个舰船目标的最终ISAR成像。

申请人：西安电子科技大学
地址：710071 陕西省西安市太白南路2号
国籍：CN
代理机构：西安睿通知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：惠文轩
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低分辨雷达的一维横向成像及提高分辨率的方法
邢孟道;保铮
【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2000(027)006
【摘要】对飞机一类准平面目标,其一维图像能在很大程度上显示目标的特征,用作目标识别是可取的.低分辨率的常规雷达,对飞机一类目标不能作纵向分辨,但可以从回波序列得到一维的横向图像.其所成图像的分辨率不高,甚至成像不正确,其主要原因有二:其一是平动补偿不正确;其二是未考虑目标的非平面、非均匀转动.文中针对这两方面的问题,提出了新的一维横向成像算法,通过仿真数据和实测数据处理,表明新算法是合理的.
【总页数】5页(P700-704)
【作者】邢孟道;保铮
【作者单位】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,雷达信号处理国家重点实验室,陕西,西安,710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.2
【相关文献】
1.基于高分辨一维距离像的雷达目标三维成像方法研究 [J], 鹿浩
2.子波高分辨谱估计方法及其在毫米波雷达目标一维距离成像中的应用 [J], 马莉波;张亮;侯紫峰;沈振康
3.采用RELAX算法提高单脉冲三维成像横向分辨率 [J], 张超峰;刘丹;程臻
4.低信噪比下双基地ISAR一维距离成像分辨率增强方法 [J], 陈文峰;吕明久;夏赛强;向龙;杨军;马晓岩
5.一种提升汽车雷达方位角分辨率的成像处理方法 [J], 王同军;吴锋;徐伟
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《成像雷达技术》目录前言第一章概论1.1雷达成像及其发展概况1.2雷达成像的基本原理1.3本书的内容安排第二章距离高分辨和一维距离像2.1宽带信号的逆滤波、匹配滤波和脉冲压缩2.2线性调频信号和解线频调处理2.3散射点模型与一维距离像2.4一维距离像回波的相干积累2.5高距离分辨雷达的检测和测高第三章方位高分辨和合成阵列3.1合成阵列的特点3.2运动平台的合成孔径雷达的横向分辨3.3用波数域分析合成孔径雷达的横向分辨率第四章合成孔径雷达4.1条带模式合成孔径雷达成像的基本原理4.2合成孔径雷达在三维空间里的二维成像4.3场景高程起伏引起的几何失真4.4合成孔径雷达的性能指标4.5合成孔径雷达的电子反对抗第五章合成孔径雷达成像算法5.1距离徙动5.2距离-多普勒（R-D）算法及其改进算法5.3线频调变标（Chirp Scaling 简称CS）算法5.4频率变标（Frequency Scaling 简称FS）算法5.5距离徙动算法（RMA）5.6极坐标格式（PFA）算法第六章基于回波数据的合成孔径雷达运动补偿6.1多普勒参数估计6.2存在运动误差情况下的SAR模型6.3基于多普勒参数估计的运动参数估计6.4垂直航线运动分量的补偿6.5沿航线运动分量的补偿（速度不稳时的运动补偿）6.6PGA自聚焦6.7结合运动补偿的SAR成像及验证第七章逆合成孔径雷达7.1 ISAR成像的转台模型和平动补偿原理7.2平动补偿的包络对齐7.3平动补偿的初相校正7.4目标转动时散射点徙动及其补偿7.5机动目标的ISAR成像7.6用时频分析方法对非平稳运动目标成像第八章干涉合成孔径雷达8.1 InSAR高程测量的基本原理8.2 InSAR高程测量的过程8.3 InSAR观测去相关和预滤波8.4图像配准8.5降噪滤波8.6二维相位解缠绕8.7高程测量误差分析8.8地面动目标检测(GMTI)8.9单脉冲ISAR。