高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

星载大斜视聚束SAR变PRI成像技术研究

王沛 徐伟 李宁 禹卫东

王沛, 徐伟, 李宁, 禹卫东. 星载大斜视聚束SAR变PRI成像技术研究[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(10): 2470-2477. doi: 10.11999/JEIT180049
引用本文: 王沛, 徐伟, 李宁, 禹卫东. 星载大斜视聚束SAR变PRI成像技术研究[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(10): 2470-2477. doi: 10.11999/JEIT180049
Pei WANG, Wei XU, Ning LI, Weidong YU. Investigation on PRI Variation for High Squint Spaceborn Spotlight SAR[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(10): 2470-2477. doi: 10.11999/JEIT180049
Citation: Pei WANG, Wei XU, Ning LI, Weidong YU. Investigation on PRI Variation for High Squint Spaceborn Spotlight SAR[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(10): 2470-2477. doi: 10.11999/JEIT180049

星载大斜视聚束SAR变PRI成像技术研究

doi: 10.11999/JEIT180049
基金项目: 国家部委基金
详细信息
    作者简介:

    王沛:男,1977年生,副研究员,硕士生导师,研究方向为合成孔径雷达系统及其信号产生

    徐伟:男,1984年生,副研究员,硕士生导师,研究方向为新体制合成孔径雷达系统设计及信号处理

    李宁:男,1987年生,教授,研究方向为多模式SAR信号处理

    禹卫东:男,1969年生,研究员,博士生导师,研究方向为合成孔径雷达信号处理技术

    通讯作者:

    王沛  vanpei@163.com

  • 中图分类号: TN959.74

Investigation on PRI Variation for High Squint Spaceborn Spotlight SAR

Funds: The National Ministries Foundation
  • 摘要: 星载SAR大斜视聚束可以实现高分辨率宽覆盖成像和目标多方位信息获取,但斜视情况下大距离徙动会造成回波数据获取效率下降、波位选择困难等问题。变PRI技术可以跟踪聚束成像过程中目标斜距变化,提高数据获取效率、降低波位选择难度。该文对星载大斜视聚束SAR的变PRI工作机理进行了研究,提出了一种PRI变化序列迭代设计方法和波位选择策略,研究了样条插值和NUFFT两种非周期非均匀采样重建方法,并首次通过机载飞行试验对所提出的变PRI的SAR系统工作体制进行了验证。
  • 图  1  星载斜视聚束SAR成像几何

    图  2  固定PRI数据采集示意图

    图  3  固定PRI波位选择存在的问题

    图  4  变PRF数据采集示意图

    图  5  变PRI信号收发时序关系示意图

    图  6  变PRI斑马图设计步骤

    图  7  斜视聚束变PRI波位设计

    图  8  PRI分段连续波位设计

    图  9  直接FFT处理结果

    图  10  3次样条插值重建结果

    图  11  非均采样NUFFT重建结果

    图  12  机载9块变PRI回波数据采集示意图

    图  13  变PRI机载飞行试验结果(数据来源:中国科学院电子学研究所航天微波遥感系统部)

    表  1  星载SAR仿真参数

    参数名称 符号 取值
    中心频率 ${f_c}$ 9600 MHz
    卫星高度 $H$ 800 km
    卫星速度 ${V_s}$ 7486 m/s
    雷达下视角 ${\alpha _0}$ 30°
    发射脉宽 ${T_p}$ 20 μs
    天线长度 ${L_a}$ 10 m
    天线高度 ${L_r}$ 2 m
    下载: 导出CSV

    表  2  两种重建方法性能比较

    均匀采样 样条插值重建 NUFFT重建
    主瓣展宽比ML 1.00 1.01 1.00
    峰值旁瓣比PSLR (dB) –13.27 –13.82 –13.26
    积分旁瓣比ISLR (dB) –9.72 –10.67 –9.72
    均方误差(%) 0.00 0.26 0.0119
    下载: 导出CSV
  • 袁孝康. 星载合成孔径雷达导论[M]. 北京: 国防工业出版社, 2003: 157–163.

    YUAN Xiaokang. Introduce to the Spaceborne Synthetic Aperture Radar[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2003: 157–163.
    邓云凯, 赵凤军, 王宇. 星载SAR技术的发展趋势及应用浅 析[J]. 雷达学报, 2012, 1(1): 1–10 doi: 10.3724/SP.J.1300.2012.20015

    DENG Yunkai, ZHAO Fengjun, and WANG Yu. Brief analysis on the development and application of spaceborne SAR[J]. Journal of Radars, 2012, 1(1): 1–10 doi: 10.3724/SP.J.1300.2012.20015
    李春升, 王伟杰, 王鹏波, 等. 星载SAR技术的现状与发展趋 势[J]. 电子与信息学报, 2016, 38(1): 229–240 doi: 10.11999/JEITl51116

    LI Chunsheng, WANG Weijie, WANG Pengbo, et al. Current situation and development trends of spaeeborne SAR technology[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2016, 38(1): 229–240 doi: 10.11999/JEITl51116
    CARRARA W G, GOODMAN R S, and MAJEWSKI R M. Spotlight synthetic aperture radar: Signal processing Algorithms[J]. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial physics, 1995, 59(5): 597–598.
    WANG Pengbo, LIU Wei, CHEN Jie, et al. A raster scan SAR system for ultra-wide swath imaging[J]. Remote Sensing Letters, 2014, 5(9): 833–842 doi: 10.1080/2150704X.2014.971904
    NAFTALY U and NATHANSOHN R L. Overview of the TECSAR satellite hardware and Mosaic mode[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2008, 5(3): 423–426 doi: 10.1109/LGRS.2008.915926
    罗绣莲, 徐伟, 郭磊. 捷变PRF 技术在斜视聚束SAR 中的应 用[J]. 雷达学报, 2015, 4(1): 70–77 doi: 10.12000/JR14149

    LUO Xiulian, XU Wei, and GUO Lei. The application of PRF variation to squint spotlight SAR[J]. Journal of Radars, 2015, 4(1): 70–77 doi: 10.12000/JR14149
    GEBERT N and KRIEGER G. Ultra-wide swath SAR imaging with continuous PRF variation[C]. European Conference on Synthetic Aperture Radar (EUSAR), Aachen, Germany, 2010: 966–969.
    ALMEIDA F, YOUNIS M, KRIEGER G, et al. Multichannel staggered SAR azimuth processing[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2018, 5(56): 2772–2788 doi: 10.1109/TGRS.2017.2783444
    VILLANO M, KRIEGER G, and MOREIRA A. Staggered-SAR: A new concept for high-resolution wide-swath imaging[C]. IEEE Gold Remote Sensing Conference, Rome, Italy, 2012: 1–3.
    VILLANO M, KRIEGER G, and MOREIRA A. Staggered-SAR for high resolution wide-swath imaging[C]. IET International Conference on Radar Systems, Glasgow, UK, 2012: 1–6.
    VILLANO M, KRIEGER G, and MOREIRA A. Staggered SAR: Highresolution wide-swath imaging by continuous PRI variation[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2014, 52(7): 4462–4479 doi: 10.1109/TGRS.2013.2282192
    ZENG H, CHEN Jie, YANG Wei, et al. Image formation algorithm for highly-squint strip-map SAR onboard high-speed platform using continuous PRF variation[C]. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Quebec City, Canada, 2014: 1117–1120.
    高祥武. 星载聚束模式合成孔径雷达系统研究[D]. [博士论文], 中国科学院电子学研究所, 2004: 13–18, 26–30.

    GAO Xiangwu. Study on spaceborne spotlight synthetic aperture radar system[D]. [Ph.D. dissertation], Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, 2004: 13–18, 26–30.
    齐伟孔. 基于数字波束形成和多发多收的星载合成孔径雷达系统及其信号处理研究[D]. [博士论文], 中国科学院电子学研究所, 2010: 77–83.

    QI Weikong. Study on spaceborne synthetic aperture radar system and signal processing based on digital beamforming and multiple-input multiple-output[D]. [Ph.D. dissertation], Institute of Electronics Chinese Academy of Sciences, 2010: 77–83.
    连剑. 非均匀采样信号重构技术及应用研究[D]. [硕士论文], 哈尔滨工业大学, 2011: 28–37.

    LIAN Jian. Research on reconstruction and application of nonuniformly sampled signals[D]. [Master dissertation], Harbin Institute of Technology, 2011: 28–37.
    GREENGARD L and LEE J. Accelerating the nonuniform fast fourier transform[J]. Society for Industrial and Applied Mathematics, 2004, 46(3): 443–454.
    SUBIZA B, GIMENO-NIEVES E, and LOPEZ-SANCHEZ J M. An approach to SAR imaging by means of non-uniform FFT’s[C]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium, Toulouse, France, 2003: 4089–4091.
    HWANG J, CHO S, MOON J, et al. Nonuniform DFT based on nonequispaced sampling[C]. Wseas International Conference on Signal, Corfu, Greece, 2005: 11–16.
    FESSLER JA and SUTTON BP. Nonuniform fast fourier transforms using min-max interpolation[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 2003, 51(2): 560–574 doi: 10.1109/TSP.2002.807005
    SOUMEKH M. Band-limited interpolation from unevenly spaced sampled data[J]. IEEE Transactions on Acoustics Speech and Signal Processing, 1988, 36(1): 110–122 doi: 10.1109/29.1497
  • 加载中
图(13) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  1797
  • HTML全文浏览量:  741
  • PDF下载量:  86
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-15
  • 修回日期:  2018-06-28
  • 网络出版日期:  2018-07-30
  • 刊出日期:  2018-10-01

目录

    /

    返回文章
    返回