双基地合成孔径雷达技术

专利名称：双基地前视合成孔径雷达地面动目标检测方法与成像方法
专利类型：发明专利
发明人：李中余,武俊杰,黄钰林,杨建宇,杨海光
申请号：CN201310377001.3
申请日：20130826
公开号：CN103412310A
公开日：
20131127
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种双基地前视合成孔径雷达地面动目标检测方法及成像方法。

本发明的检测方法首先利用Bulk-Deramp滤波消除多普勒模糊，降低多普勒调频率的空变，接着利用一阶Keystone变换完成静止目标和地面动目标的距离徙动校正，然后利用扩展方位非线性调频变标操作均衡静止目标的多普勒调频率，同时使地面动目标的多普勒调频率与静止目标调频率不同，最后构造二阶模糊函数积，完成地面动目标的检测并估计出地面动目标的多普勒调频率，解决了BFSAR在强杂波背景下动目标与静止目标难区分的问题；本发明的成像方法是在完成地面目标检测后，利用估计出的地面动目标多普勒调频率，对动目标回波实现聚焦，完成地面动目标的成像。

申请人：电子科技大学
地址：611731 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号
国籍：CN
代理机构：成都宏顺专利代理事务所(普通合伙)
代理人：周永宏
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双基SAR处理和实验摘要：双基地合成孔径雷达（SAR）采用了分离发射器和接收器飞行在不同平台上实现像开发中所含的目标的双站反射更多的信息，为军事应用，降低脆弱性收益前瞻性SAR成像，或增加雷达横截面。

除了技术问题，如振荡器的同步，发射脉冲与所涉及调整接收门时序，天线指向，飞行协调，和运动补偿，一个双基的发展聚焦算法仍在进行中和不充分地解决。

作为一个一步一个数值高效的处理器，本文提出了一种双站距离迁移算法的平移不变的情况下，在发射器和接收器具有相等的速度向量。

在本文中，该算法被成功地应用于模拟和实际数据的双基地。

真正的双基数据收购与研究机构的应用科学（应用科学研究所）的X波段SAR系统，即试验机载雷达II和相控阵雷达成像功能MULT，2003年10月。

关键词：双基SAR，双基SAR实验，范围偏移算法，合成孔径雷达（SAR）。

I 简介在双基地合成孔径雷达（SAR）的兴趣在过去几年迅速增加。

.这是基于对双基SAR配置的具体优势与单基系统，如双基SAR数据方面的特征提取和分类增加了信息内容的比较。

这可能是有价值的，例如，对于地形特征，表层沉积，排水，以显示森林，植被和土壤之间发生的关系。

这为土地分类和土地利用管理的重要信息。

此外，农业监测，土壤测绘和考古调查可能受益于双基SAR成像。

即使对于在显示单站SAR图像的雷达低截面（RCS）的对象，人们可以找到鲜明的双基角2项增加的评论RCS2改造这些对象在最后的SAR图像清晰可见。

另一方面，特别是城市地区受由于二面角和多面体效应强反射，这可以通过使用用于发射器和接收器，这意味着一个双基地SAR星座不同的位置被降低。

其结果是一个更加均匀的SAR图像中对比的单基的情况下。

双边和多基地合成孔径雷达（SAR）系统与单基系统，如比较带来额外的好处：灵活性，降低脆弱性的军事应用，能够使用多级干涉，可能由多个接收器相结合的收购来增加带宽方位[18]等。

一些多基地卫星配置提出像干涉手翻[20]，以及各种双基空降试验已进行了[7]，[10] - [12]，[19]。

专利名称：双基地合成孔径雷达运动目标定位方法
专利类型：发明专利
发明人：杨海光,杜宁,李中余,武俊杰,胥遇时,杨建宇,黄钰林申请号：CN201810022225.5
申请日：20180110
公开号：CN108020836A
公开日：
20180511
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种双基地合成孔径雷达运动目标定位方法，包括以下步骤：S1、建立机载BiSAR空间几何结构，完成参数初始化；S2、针对BiSAR成像区域中的运动目标回波建立数学模型；S3、获取运动目标等效径向速度表达式；S4、构建沿航迹方向接收双通道回波；S5、对双通道回波进行相位补偿；S6、对双通道回波信号进行干涉处理；S7、利用梯度分析法获取动目标定位方程；S8、利用遗传算法对目标定位方程进行求解，得到运动目标的位置。

本发明通过构建接收机双通道，通过回波干涉处理获取了运动目标相对于接收机的等效径向速度，再结合R‑D定位模型推导出了动目标定位公式，并结合遗传算法对运动目标定位公式进行求解，能够针对运动目标进行定位，且定位偏差小。

申请人：电子科技大学
地址：611731 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号
国籍：CN
代理机构：成都虹盛汇泉专利代理有限公司
代理人：王伟
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双基地合成孔径雷达成像方法的研究的开题报告一、研究背景及意义合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是利用信号处理技术合成大孔径天线所接收的多个小孔径雷达信号而形成的成像雷达技术。

与传统的天线探测方式相比，SAR 具有更大的侦察能力和更高的分辨率，可用于地面物体的探测、形态还原、结构分析等应用领域。

但是，SAR在实际应用中也存在着一些问题，如因为脉冲发射时天线孔径有限而导致成像分辨率低等问题。

合成双基地雷达（Bi-static Synthetic Aperture Radar，BiSAR）是一种新型的SAR成像技术，在传统SAR的成像算法和雷达布局基础上进行了改进，将发射和接收天线分别部署在不同的地理位置上，通过接收两个不同位置上的雷达信号，可以大幅度提高成像分辨率，进一步扩展了SAR的应用领域。

因此，对于双基地合成孔径雷达的成像方法进行研究是非常有实际意义的，对于提高SAR成像的精度和应用范围具有重要的理论和实际意义。

二、研究内容本文将会重点研究双基地合成孔径雷达的成像方法，包括以下内容：1. 双基地雷达的工作原理及特点，包括基于时间差、频差、相位差等的测距和定位方法、双基地雷达成像系统的构成和数据采集等。

2. 常见的双基地雷达成像算法及原理，主要包括基于频域的STOLT、LEE等算法，基于时域的Range Doppler、ω-k、Wavenumber Domain等算法以及最小二乘（Least Square）算法、二维匹配滤波（2D Match）等算法。

3. 基于所学内容，重点研究完成双基地合成孔径雷达的成像方法及其优化方法，包括SAR图像的成像过程、SAR数据处理、SAR图像质量评估等。

4. 通过实验验证所提出的方法，通过Matlab/Simulink 进行算法仿真和实验验证，分析不同算法的优劣性，提高双基地合成孔径雷达成像精度和应用范围。

三、研究目标和意义本文旨在研究双基地合成孔径雷达的成像方法，解决SAR在实际应用中成像分辨率低等问题，以提高SAR的成像精度和应用范围为目标，具体如下：1. 研究双基地合成孔径雷达成像方法，并通过实验验证提出的方法，分析不同算法的优劣性，对当前常见的算法进行集成、优化，提升雷达成像的精度和分辨率。

双基地合成孔径雷达成像方法的研究双基地合成孔径雷达成像方法的研究随着科技的进步和军事技术的发展，合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）成像技术越来越受到人们的关注。

SAR作为一种广泛应用于地面目标探测和成像的技术，具有在夜间、被云层覆盖或复杂天气条件下依然能够进行有效探测和成像的优势。

近年来，双基地合成孔径雷达成像方法逐渐成为研究的热点。

传统的SAR系统通常采用单一基地进行成像，但由于单一基地的局限性，会导致成像结果受到地形和干扰等因素的影响，从而影响成像质量和准确性。

为了解决这一问题，双基地合成孔径雷达成像方法应运而生。

双基地合成孔径雷达成像方法的基本原理是利用两个位于不同位置的雷达基地，通过共同观测同一地面目标并分别采集回波数据。

这两组回波数据之间的差异可以提供更为准确的成像信息。

同时，双基地合成孔径雷达成像方法还可以进一步提高成像分辨率和准确性。

在成像时，通过采用多基线构建距离-方位域的多通道数据，可以综合利用两个基地的信息，进而进行更精确的定位和重建。

在双基地合成孔径雷达成像方法的研究中，关键问题是如何处理两组来自不同基地的回波数据。

为了实现准确成像，需要对两组数据进行区域遮盖、欠采样插值、雷达跟踪等一系列处理步骤。

其中，欠采样插值是双基地合成孔径雷达成像方法中最为关键和复杂的步骤之一。

通过欠采样插值算法，可以将两组回波数据进行合理的融合，从而获得更高质量的成像结果。

在双基地合成孔径雷达成像方法的应用方面，主要集中在地质勘探、军事侦察和环境监测等领域。

在地质勘探方面，双基地合成孔径雷达成像方法可以提供高分辨率的地下地形图像，帮助人们更好地了解地质构造和资源分布情况。

在军事侦察方面，双基地合成孔径雷达成像方法能够实现对复杂地形和高度隐蔽目标的有效探测，提供更全面的情报支持。

在环境监测方面，双基地合成孔径雷达成像方法可以实现对森林、湖泊等自然环境的高分辨率监测，为环保工作提供重要依据。

收稿日期 :2009-12-03修回日期 :2010-01-12*基金项目 :国家“ 863” 高技术研究计划基金资助项目(2008A A 8080503作者简介 :董健 (1982- , 男 , 福建福州人 , 博士研究生 , 研究方向为 :雷达信号处理 , SA R/ISA R 成文章编号 :1002-0640(2011 03-0062-05双基地逆合成孔径雷达成像平面分析*董健 1, 2, 尚朝轩 1, 高梅国 2, 傅雄军 2(1. 军械工程学院 , 石家庄 0500003, 2. 北京理工大学雷达技术研究所 , 北京100081摘要 :主要分析了双基地逆合成孔径雷达的成像平面。

基于双基地 SA R 成像平面分析 , 双基地目标旋转矢量分析两种方法 , 分别建立了两种不同的双基地ISA R 成像平面模型。

为验证模型正确性 , 分别将两种模型应用于双基地转台成像分析 , 并预测成像结果。

基于 BP 算法的双基地转台点目标成像仿真表明 , 旋转矢量分析法建立模型的分析结果与仿真结果完全吻合。

基于虚拟目标航迹的双基地逆合成孔径雷达 BP 算法成像仿真也验证了该模型的正确性。

对基于双基地 SA R 的 I SAR 成像平面模型的缺陷也进行了初步探讨。

关键词 :双基地 , 逆合成孔径雷达 , 成像平面中图分类号 :T N 951文献标识码 :AThe Imaging Plane Analysis of Bistatic ISARDONG Jian 1, 2, SHANG Chao-x uan 1, GAO M ei-guo 2, FU Xiong -jun2(1. Ord nance E ngineering College , Shij iaz huang 050003, China ,2. R adar T echnique I nstitute , Beij ing I ns titute of T echnology , Beij ing 100081, ChinaAbstract :T his wo rk mainly discusses the imaging plane o f the Bistatic ISAR . T he im ag ing plane is modeled by two different metho ds separately . One is modeling the im aging plane according to the bistatic SAR image planing; the other is to model the plane by targ et ro tation v ector analy sis. The m odeling pr ocess is presented in detail. Bo th the m odels are seem to be reasonable, but are different to each other. They are then testified by applying them to inter pret the bistatic turntable imag ing , and to analy ze the po ssible r esult. T he results of BP alg orithm turntable im ag ing simulatio n perfectly match the predictions of the seco nd model, w hich is built by target r otation vector analysis. Further simulatio ns of m oving point-scatter bistatic imaging also indicate the validity of the second m odel . T he deficiency o f the first m odel is also discussed .Key words :bistatic, SAR, imaging plane引言双基地雷达是发射机与接收机分离很远的雷达系统 [1], 雷达的早期形式就是双基地雷达。

双基地合成孔径雷达同步与成像算法的开题报告一、研究背景及意义合成孔径雷达（SAR）已被广泛应用于军事、民用、遥感等领域，具有高分辨率、全天候、全天时及多波段覆盖等优点。

然而，单基地SAR因限制了成像区域，对其应用场合受到一定限制。

为了克服这一限制，双基地SAR应运而生，并在实际应用中取得了广泛的应用。

SAR是通过接收基地发射的电磁波并利用数据库进行成像。

然而，双基地SAR作为一种复杂的成像系统，需要开发同步与成像算法，以实现高效的成像。

因此，研究双基地SAR同步与成像算法具有重要的学术和实际意义。

二、研究目的本课题旨在研究双基地SAR同步与成像算法，以提高SAR成像的效率和精度。

具体研究目标如下：1. 对双基地SAR系统进行系统分析，并提出同步与成像算法的改进措施。

2. 开发并实现双基地SAR同步处理算法，掌握SAR同步处理的关键技术。

3. 研究双基地SAR成像算法，实现高效的成像，提高成像精度。

三、研究内容本项目将在以下几个方面进行研究：1. 双基地SAR系统分析通过对双基地SAR的系统结构、发射机、接收机和成像处理流程等进行分析，找出系统存在的问题，并提出解决方案。

2. 双基地SAR同步处理算法开发根据双基地SAR系统的特点，研究同步处理技术，包括数据采集、同步校正、方位向解调和数据格式转换等技术，实现高效的数据同步处理。

开发软件实现同步处理算法，包括数据处理、数据显示和数据输出等模块。

针对实际情况，设计针对不同处理目的的数据处理方法。

3. 双基地SAR成像算法研究研究双基地SAR的成像算法，包括基于逆合成孔径成像的方法、基于相似性匹配成像的方法等，并根据实际情况改进算法，提出相应的数据处理方法。

开发实现计算机程序，用于进行仿真实验并验证算法的有效性和优越性。

四、预期成果本课题预期获得以下成果：1. 双基地SAR同步处理算法，包括数据采集、同步校正、方位向解调、数据格式转换等模块，实现高效、准确的同步处理算法。

双（多）基地雷达技术概述1. 概念和定义双基地雷达是使用不同位置的天线进行发射和接收的雷达系统。

当发射天线转动时，发射脉冲就在空间传播，遇到目标便反射电磁波,接收站接收回波,从中检测出目标。

由于接收和发射异地,所以要利用发射波束与基线的夹角、距离和以及基线距离来解算双基地空间三角形,求出目标到发射站或接收站的距离以及目标到接收站与基线的夹角,这样接收站形成波束对准回波方向,并接收到目标信息。

双基地雷达工作原理的几何关系下图所示。

若系统使用两个或多个具有公共覆盖空域的接收基地，并且每个基地的目标数据在一个中心站融合，则这种系统被称为多基地雷达。

由稀疏分布阵列、随机分布阵列、畸变分布阵列和分布阵列构成的雷达、干涉仪雷达、无线电摄影和多基地测量系统有时被认为是多基地雷达的分支。

它们通常是将来自每个基地的数据用相参的方式进行融合以形成大的接收孔径。

多部发射机也能用于上述任何一种系统，可置于单独的基地或和接收机放在同一个基地。

雷达网中三部测距单基地雷达组网有时被称为三边测量雷达。

三边测量的概念也用在多基地雷达中，它借助到达时间差（TDOA）或差分多普勒技术来测量目标位置。

2. 发展历史美国、英国、法国、前苏联、德国和日本的早期试验雷达都采用双基地体制，发射机和接收机的放置间距与目标距离相当。

这些雷达采用连续波发射机，检测发射机直达信号和动目标散射的多普勒频移信号间的拍频。

早期双基地雷达的许多技术都源于当时的通信技术：分置的基地，连续波发射，25～80MHz频率范围。

此外，这些双基地雷达组成了当时典型的地面防空体系，用于探测20世纪30年代出现的主要威胁——飞机，但当时的技术未能很好地解决目标位置信息的提取问题。

1936年，NRL发明了收发开关，实现了收发共用一部天线。

这种只有一个基地的体制就是人们熟悉的单基地雷达。

它极大地扩大了雷达的用途，特别是适用于飞机、舰船和地面机动部队，结果使双基地雷达研究处于停滞阶段。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202110576169.1(22)申请日 2021.05.26(65)同一申请的已公布的文献号申请公布号 CN 113219458 A(43)申请公布日 2021.08.06(73)专利权人 电子科技大学地址 611731 四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人 李中余　李俊奥　杨青　武俊杰　杨海光　杨建宇　(74)专利代理机构 成都虹盛汇泉专利代理有限公司 51268代理人 王伟(51)Int.Cl.G01S 13/90(2006.01)G01S 7/41(2006.01)G06F 17/14(2006.01)(56)对比文件CN 103869314 A ,2014.06.18CN 104833972 A ,2015.08.12CN 105676215 A ,2016.06.15CN 105487074 A ,2016.04.13EP 2677343 A1,2013.12.25审查员 张蜜儿 (54)发明名称双基地合成孔径雷达盲定位方法(57)摘要本发明公开了一种双基合成孔径雷达盲定位方法，首先在回波域进行距离向脉冲压缩，使用一阶Keystone变换去除一阶距离走动，构造高阶距离徙动补偿因子进行高阶距离徙动校正，使相同点目标的能量集中在同一个距离门内；然后使用分数阶傅里叶变换估计强点目标的多普勒参数；最后建立定位方程，计算估计目标点理论多普勒参数，根据最小二乘准则进行约束，多次迭代获得收敛解，求解场景中心点的位置，再根据定位目标与场景中心点的相对位置关系确定目标的位置。

相比于传统的定位方法，本发明的方法不依赖于载机平台的航姿信息，有效解决了实际飞行过程中惯导系统航姿信息误差较大下定位不准及航姿信息缺失情况下定位精度不高或者不能定位的问题。

权利要求书3页 说明书8页 附图4页CN 113219458 B 2022.05.03C N 113219458B1.一种双基地合成孔径雷达盲定位方法，具体包括如下步骤：S1.建立双基SAR目标定位模型，并完成模型参数初始化；在直角坐标系下，场景中心点坐标为O点(X o ,Y o ,0)，两站之间沿着与Y轴平行的方向保持平飞，速度分别为V T ，V R ，发射站、接收站坐标分别为(X T ,Y T ,Z T )，(X R ,Y R ,Z R )，发射站在方位0时刻相对于场景中心点的俯仰角和方位角分别为βT ，接收站在方位0时刻相对于场景中心点的俯仰角和方位角分别为βR ；S2.获取SAR的点目标回波，假设发射站发射信号是线性调频信号，则接收站从点目标P (x ,y)接收到的回波信号解调后为：其中，rect r ，rect a 分别是距离向和方位向的包络，η，τ分别是方位向时间和距离向时间，λ是波长，c是光速，K r 代表距离向LFM信号的调频率，T a 是方位向合成孔径时间，ηR 是波束中心时刻，R(η；x ,y)是双基距离历史；S3.对回波信号S(η,τ；x ,y)进行距离徙动校正；S4.从完成距离徙动校正后的回波信号S 3(ηm ,τ；x ,y)中选取强点目标进行分数阶傅里叶变换，估计相应目标点方位0时刻的多普勒频率和多普勒调频率S5.根据目标点双基距离和、方位零时刻多普勒频率、多普勒调频率，建立定位方程并进行求解，得到目标点的实际位置坐标；具体分步骤如下：S51.使用时频估计方法从回波中估计得到目标的波束中心时刻ηR ，并计算该目标相对于参考点O点的方位向距离差为Δy＝V R (ηR ‑η0)，其中，η0为方位0时刻；S52.根据S51中计算的目标点方位向距离Δy，结合方位零时刻双基距离和R(0；x ,y)，计算目标点相对于场景中心点O的x方向坐标差Δx，即x＝F[R(0；x ,y),Δy]其中，F表示(Δx ,Δy)与R(0；x ,y)之间的非线性映射关系；S53.结合S52和S51中求解的目标点相对于场景中心点O的坐标差Δx，Δy，建立定位方程：其中，|·|表示向量求模运算，V R ＝(0,V R ,0)，V T ＝(0,V T ,0)，X R ，Y R ，X T ，Y T 可以使用变量进行表述：且场景内任一目标点坐标(x ,y)可以使用场景中心点(X o ,Y o )表示：其中，R R (θR ,x ,y)，R T (θT ,x ,y)分别表示接收站、发射站相对于目标(x ,y)的距离，R(θ,x ,y)为发射站与接收站到目标点的距离和，f dc (θ,x ,y)，f dr (θ,x ,y)表示方位0时刻接收站和发射站相对于目标点的多普勒频率、多普勒调频率；S 54.采用差分进化算法求解所述定位方程，得到未知参量的最优解联合步骤S51、S52，求解得到目标点的实际位置坐标。

合成孔径雷达sar孔径合成原理合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种利用雷达原理进行成像的技术。

它通过接收并记录多个雷达回波信号，利用信号之间的时差信息进行数据处理，从而实现高分辨率的成像效果。

SAR孔径合成原理是SAR技术中的关键部分，本文将从原理、实现过程和应用等方面进行阐述。

一、合成孔径雷达SAR孔径合成原理SAR技术中的“合成孔径”指的是通过对多个雷达回波信号进行合成处理，模拟出一个大的孔径来实现高分辨率成像。

具体来说，SAR 系统通过平行于飞行方向的运动，接收来自地面的雷达回波信号，利用这些信号之间的时差信息进行合成处理，从而达到高分辨率的成像效果。

SAR孔径合成的原理可以简单地描述为：对于一个雷达回波信号，它的频谱表示了地物反射的能量分布情况。

而通过对多个回波信号进行合成处理，可以将各个回波信号的频谱叠加在一起，从而增强地物反射信号的强度。

这样，就能够获得更高分辨率、更清晰的图像。

二、合成孔径雷达SAR的实现过程SAR孔径合成的实现过程可以分为以下几个步骤：1. 发射雷达波束：SAR系统首先发射一束狭窄的雷达波束，向地面发送脉冲信号。

2. 接收回波信号：地面上的目标物体会反射回来一部分信号，SAR 系统接收并记录下这些回波信号。

3. 信号处理：将接收到的回波信号进行时频分析，得到每个回波信号的频谱信息。

4. 孔径合成：对多个回波信号进行合成处理，将它们的频谱信息叠加在一起。

5. 图像重构：通过对合成后的信号进行逆变换，得到高分辨率的SAR图像。

三、合成孔径雷达SAR的应用SAR技术具有很广泛的应用领域，如地质勘探、军事侦察、环境监测等。

以下是几个典型的应用案例：1. 地质勘探：SAR技术可以对地下的地质结构进行探测，用于寻找矿产资源、寻找地下水等。

2. 军事侦察：SAR技术可以在天气恶劣的情况下进行侦察，对地面目标进行高清晰度成像。

3. 环境监测：SAR技术可以用于监测冰川、海洋、森林等自然环境的变化，提供重要的环境保护和资源管理信息。