一种改进的全息SAR相位梯度自聚焦算法

1

作者 黄丰卓 冯东 +1 位作者 华洋晟 黄晓涛 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第6期1786-1795,共10页

全息合成孔径雷达(holographic synthetic aperture radar,HoloSAR)成像是一种SAR三维成像模式,通过不同空间维度的观测提供丰富的目标散射信息。相位梯度自聚焦(phase gradient autofocus,PGA)是一种高效的相位误差补偿方法,其缺陷在... 全息合成孔径雷达(holographic synthetic aperture radar,HoloSAR)成像是一种SAR三维成像模式,通过不同空间维度的观测提供丰富的目标散射信息。相位梯度自聚焦(phase gradient autofocus,PGA)是一种高效的相位误差补偿方法,其缺陷在于无法估计相位误差中的线性分量,会造成HoloSAR子孔径成像结果高度偏移。因此,提出一种改进的PGA方法,将图像偏置算法拓展至三维成像,用于估计PGA中的残余线性相位误差,从而解决HoloSAR子孔径图像之间的高度偏移问题。所提方法能够在回波域和图像域联合校正相位误差,相比于现有方法更加简便、高效。仿真目标和GOTCHA实测数据的处理结果证实了所提方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 三维成像 全息合成孔径雷达 相位误差校正 相位梯度自聚焦

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相位梯度自聚焦在FFBP聚束SAR处理中的应用 被引量：6

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作者 李浩林 陈露露 +2 位作者 张磊 邢孟道 保铮 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期26-32,共7页

基于孔径分解和图像递归融合的快速分解后向投影算法具备接近频域算法的运算复杂度和媲美后向投影算法的聚焦性能.与频域成像算法不同,使用快速分解后向投影算法重建的直角坐标系图像或极坐标系图像均无法满足传统自聚焦方法的使用条件... 基于孔径分解和图像递归融合的快速分解后向投影算法具备接近频域算法的运算复杂度和媲美后向投影算法的聚焦性能.与频域成像算法不同,使用快速分解后向投影算法重建的直角坐标系图像或极坐标系图像均无法满足传统自聚焦方法的使用条件.为了解决这个问题,在原快速分解后向投影算法的基础上创新地引入了虚拟极坐标系,提出了改进快速分解后向投影算法,为自聚焦处理提供图像域与距离压缩相位历程域之间的傅里叶变换对关系.其次,建立全新的重叠子孔径构型,提出了嵌套多孔径相位梯度自聚焦的改进快速分解后向投影算法.最后,利用X波段聚束合成孔径雷达实测数据对该方法进行了验证. 展开更多

关键词 改进快速分解后向投影 虚拟极坐标系 傅里叶变换对 相位梯度自聚焦 运动补偿

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相位梯度自聚焦算法在条带模式SAR中的应用 被引量：6

3

作者 武昕伟 朱兆达 朱岱寅 《数据采集与处理》 CSCD 2002年第4期437-440,共4页

相位梯度自聚焦 ( PGA)算法是一种稳健的高分辨 SAR相位校正方法 ,在 SAR领域得到广泛应用。但PGA是对聚束模式成像提出的 ,不能直接用于条带模式。本文利用两种模式之间的内在联系 ,将条带模式 SAR数据分块处理 ,等效成聚束模式数据。... 相位梯度自聚焦 ( PGA)算法是一种稳健的高分辨 SAR相位校正方法 ,在 SAR领域得到广泛应用。但PGA是对聚束模式成像提出的 ,不能直接用于条带模式。本文利用两种模式之间的内在联系 ,将条带模式 SAR数据分块处理 ,等效成聚束模式数据。然后 ,用聚束照射 SAR成像算法实现成像 ,此时就可以利用 PGA完成各块子图像的自聚焦过程 ,最后将各子图像适当拼接 ,从而实现条带模式 SAR的 PGA处理 ,外场数据的处理证实了本文方法的可行性 ,同时 ,分块处理条带 SAR数据实现了聚束照射 SAR与条带模式 SAR成像算法上的统一。 展开更多

关键词 合成孔径雷达 相位梯度自聚焦算法 条带模式 SAR 成像算法 距离-多普勒成像算法

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相位梯度自聚焦算法的性能分析及改进 被引量：7

4

作者 陈琦 李景文 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期131-134,共4页

描述了相位梯度自聚焦 (PGA)算法的实现步骤 .基于对PGA算法的性能分析及对PGA算法的基本步骤所起作用的研究 ,提出了两种改进的方法 .首先 ,通过对加窗方法的改进 ,提高了算法的聚焦速度 ;另外 ,通过选择适当的距离行进行处理 。

关键词 合成孔径雷达 相位误差 相位梯度自聚焦

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条带式合成孔径声呐相位梯度自聚焦算法 被引量：6

5

作者 张友文 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期156-160,共5页

相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种稳健的高分辨SAR相位校正方法,在SAR领域得到广泛应用;但PGA是针对聚束式合成孔径雷达提出的,不能直接用于条带式合成孔径声呐,为补偿小运动误差对合成孔径声纳图像造成的影响,文中考察了条带式合成孔径... 相位梯度自聚焦(PGA)算法是一种稳健的高分辨SAR相位校正方法,在SAR领域得到广泛应用;但PGA是针对聚束式合成孔径雷达提出的,不能直接用于条带式合成孔径声呐,为补偿小运动误差对合成孔径声纳图像造成的影响,文中考察了条带式合成孔径声呐运动误差模型和聚束合成孔径声呐运动误差模型之间的内在关系,推导了条带式合成孔径声呐的误差模型,提出了把相位梯度自聚焦应用到条带式合成孔径声呐的相应方式.首先,将条带式合成孔径声呐的成像沿方位向分割为有重叠的小的条带,然后,用聚束式PGA算法分别对各分块后的图像进行自聚焦处理,最后将各聚焦后的分块图像以适当的方式拼接在一起形成新的图像,从而实现条带模式合成孔径声呐的PGA处理.水池数据的处理证实了本文方法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 相位梯度自聚焦 条带式合成孔径声呐 聚束式合成孔径声呐

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一种适用于机载/固定站构型BiSAR成像的改进相位梯度自聚焦方法

6

作者 周松 包敏 +2 位作者 陈士超 邢孟道 保铮 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期1456-1463,共8页

在机载/固定站构型双站合成孔径雷达(Airborne/Stationary Bistatic Synthetic Aperture Radar,A/S-BiSAR)成像中,回波信号方位不变性的假设不再成立;完成距离徙动校正和距离压缩之后,同一距离单元处信号的多普勒调频率具有沿方位向变... 在机载/固定站构型双站合成孔径雷达(Airborne/Stationary Bistatic Synthetic Aperture Radar,A/S-BiSAR)成像中,回波信号方位不变性的假设不再成立;完成距离徙动校正和距离压缩之后,同一距离单元处信号的多普勒调频率具有沿方位向变化的特性。该信号特性导致了传统的相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,PGA)方法对相位误差的估计精度显著下降。针对该问题,该文提出了一种改进PGA方法。与传统PGA方法相比,该方法通过增加对样本信号的剩余二次相位补偿,有效减小了变化的多普勒调频率对相位误差估计的影响,从而提高了对相位误差的提取精度;此外,该方法考虑了对距离空变相位误差的估计和补偿,使之适用于宽测绘带条件下的A/S-BiSAR成像。实测数据的处理和分析验证了该文方法的有效性。 展开更多

关键词 双站合成孔径雷达(BiSAR) 机载 固定站构型 剩余二次相位 相位梯度自聚焦(PGA)

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双基地合成孔径雷达相位梯度自聚焦算法

7

作者 曾海彬 李涛 刘华 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2008年第2期196-200,共5页

研究并提出了一种双基地合成孔径雷达(BSAR)相位梯度自聚焦(PGA)算法。首先分析了PGA算法的推导过程,对其推导前提和适用范围进行了研究,指出其应用于BSAR自聚焦的合理性。然后对BSAR两维分辨矢量及点扩展函数特性进行分析,得出误差导... 研究并提出了一种双基地合成孔径雷达(BSAR)相位梯度自聚焦(PGA)算法。首先分析了PGA算法的推导过程,对其推导前提和适用范围进行了研究,指出其应用于BSAR自聚焦的合理性。然后对BSAR两维分辨矢量及点扩展函数特性进行分析,得出误差导致图像散焦的方向。根据双基地SAR图像特点,提出了当PGA算法应用于BSAR时应根据成像几何对图像进行旋转,沿垂直距离分辨方向进行的方法。计算机仿真证明改进后的PGA算法是一种有效的双基地SAR自聚焦算法。 展开更多

关键词 双基地合成孔径雷达 相位误差 相位梯度自聚焦

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随机样本选择的合成孔径雷达距离空变相位梯度自聚焦算法 被引量：3

8

作者 孟智超 张磊 +1 位作者 卢景月 李军 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期3828-3835,共8页

针对距离依赖的相位梯度自聚焦(phase gradient autofocus,PGA)算法中样本选择的问题,本文提出了一种新的基于随机样本选择的距离依赖PGA(range-dependent PGA,RDPGA)算法。不同于传统算法利用固定门限对特显点样本进行硬剔除的选择方式... 针对距离依赖的相位梯度自聚焦(phase gradient autofocus,PGA)算法中样本选择的问题,本文提出了一种新的基于随机样本选择的距离依赖PGA(range-dependent PGA,RDPGA)算法。不同于传统算法利用固定门限对特显点样本进行硬剔除的选择方式,该算法利用样本的信杂比(signal to clutter ratio,SCR)构造了样本选择概率密度函数,在每次PGA迭代估计过程中,利用该概率密度函数对样本进行随机选择。随机样本选择方法不仅通过增加距离依赖样本的丰富性保证了RDPGA的估计精度,同时还保证了高质量样本在模型参数估计中提供较高贡献,在保持高效性的同时进一步提升了算法的稳健性。实测数据处理结果表明所提算法具有较高的估计精度和稳健性。 展开更多

关键词 自聚焦 相位梯度自聚焦 随机样本选择

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相位梯度自聚焦算法在机载合成孔径雷达运动补偿中的应用 被引量：3

9

作者 句赫 宋红军 《电子测量技术》 2006年第2期19-20,共2页

研究了机载合成孔径雷达运动补偿中可以补偿任意阶相位误差的相位梯度自聚焦(PGA)算法,提出一种PGA快速算法。与雷达成像算法结合后,图像测量精度得到提高。

关键词 机载合成孔径雷达 运动补偿 相位梯度自聚焦算法

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基于多脉冲联合估计的SAR相位误差自聚焦算法 被引量：1

10

作者 蒋锐 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1039-1045,共7页

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)是相干成像系统,所以接收信号相位的正确性决定了SAR图像的聚焦质量。利用自聚焦算法对SAR图像进行相位误差函数的估计及补偿是获得高分辨率,高质量SAR图像的关键步骤之一。其中,相位梯度自... 合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)是相干成像系统,所以接收信号相位的正确性决定了SAR图像的聚焦质量。利用自聚焦算法对SAR图像进行相位误差函数的估计及补偿是获得高分辨率,高质量SAR图像的关键步骤之一。其中,相位梯度自聚焦(phase gradient autofocus,PGA)算法运算量适中且鲁棒性好,被广泛应用于SAR自聚焦中。然而,PGA算法基于相位误差梯度值进行加权平均估计,相位差分的过程会引起噪声的积累,因此该算法对原SAR图像在方位数据域的信噪比要求较高。针对PGA算法存在问题,提出了基于多脉冲联合估计的相位误差自聚焦(phase error autofocus,PEA)算法。该算法采用了PGA算法的处理结构,并基于相位误差直接进行加权平均估计,可以在较低信噪比条件下正确实现SAR图像的自聚焦处理。仿真实验以及实测数据处理结果对比均表明,PEA算法可以获得优于PGA算法的自聚焦性能,且实际算法执行时间更短,更有利于算法实时处理。 展开更多

关键词 合成孔径雷达 相位梯度自聚焦 相位误差自聚焦 信噪比 多脉冲

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秩-相位误差估计自聚焦方法的改进

11

作者 李立伟 Asif Raza 毛士艺 《电子科学学刊》 CSCD 1999年第6期771-778,共8页

本文提出了改进的秩-相位误差(IROPE)估计自聚焦算法。与ROPE算法相比,IROPE有两个优点:(1)它基于的模型更符合实际,所以具有更好的鲁棒性。(2)它对迭代过程初值的设定是近似准确的。本文通过近似分析证明,IROPE对相位误差差分的估计是... 本文提出了改进的秩-相位误差(IROPE)估计自聚焦算法。与ROPE算法相比,IROPE有两个优点:(1)它基于的模型更符合实际,所以具有更好的鲁棒性。(2)它对迭代过程初值的设定是近似准确的。本文通过近似分析证明,IROPE对相位误差差分的估计是最大似然(ML)估计,而相位梯度自聚焦(PGA)算法是IROPE的一个子集,即在满足一定条件时,IROPE和PGA对相位误差的估计都是线性无偏最小方差估计(LUMV)。 展开更多

关键词 SAR 自聚焦算法 相位梯度自聚焦 雷达

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基于投影近似子空间跟踪技术的自聚焦算法 被引量：9

12

作者 蒋锐 朱岱寅 +1 位作者 沈明威 朱兆达 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1251-1256,共6页

基于特征向量法的自聚焦算法具有比相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,简称PGA)算法更好的算法性能,但该算法必须对协方差矩阵进行特征分解,所以运算量大.利用投影近似子空间跟踪(Projection Approxima-tion Subspace Tracking,... 基于特征向量法的自聚焦算法具有比相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,简称PGA)算法更好的算法性能,但该算法必须对协方差矩阵进行特征分解,所以运算量大.利用投影近似子空间跟踪(Projection Approxima-tion Subspace Tracking,简称PAST)技术的自聚焦算法可以解决上述问题.通过实际数据处理结果对比,证明基于PAST技术的自聚焦算法是一种可满足实时处理要求的有效自聚焦方法. 展开更多

关键词 相位梯度自聚焦(PGA) 特征向量法 特征分解 投影近似子空间跟踪(PAST)

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快速分解后向投影SAR成像的自聚焦算法研究 被引量：6

13

作者 李浩林 陈露露 +2 位作者 张磊 邢孟道 保铮 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期938-945,共8页

SAR图像的自聚焦处理依赖图像域与距离压缩相位历程域之间的傅里叶变换对(Fourier Transform Pairs,FTP)关系。与频域算法不同,时域算法下的这种FTP关系不仅复杂,且难以获取。为了兼顾图像快速重建和自聚焦处理,该文首先对快速分解后向... SAR图像的自聚焦处理依赖图像域与距离压缩相位历程域之间的傅里叶变换对(Fourier Transform Pairs,FTP)关系。与频域算法不同,时域算法下的这种FTP关系不仅复杂,且难以获取。为了兼顾图像快速重建和自聚焦处理,该文首先对快速分解后向投影(Fast Factorized Back-Projection,FFBP)算法进行必要的改进和适当的优化处理,提出了IFFBP(Improved FFBP,IFFBP)算法,为自聚焦算法的使用奠定了基础。其次,针对数据处理的实际需求,该文提出了一种结合中等精度惯导粗补偿、嵌套相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,PGA)精补偿的IFFBP算法处理流程。最后,通过仿真实验和实测数据处理验证该文方法的有效性。 展开更多

关键词 合成孔径雷达 快速分解后向投影 虚拟极坐标系 相位梯度自聚焦 运动补偿

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一种基于最小熵准则的SAR图像自聚焦算法 被引量：21

14

作者 武昕伟 朱兆达 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2003年第7期867-869,共3页

研究了一种新颖的SAR图像自聚焦算法。该方法从复图像域出发 ,利用最小熵准则盲解卷积原理 ,通过多维搜索完成相位误差校正。同相位梯度自聚焦算法相比 ,最小熵算法无需在图像域分离出强点目标 ,因而特别适用于无任何明显特征的图像。

关键词 合成孔径雷达 自聚焦 相位误差 熵 相位梯度自聚焦

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一种加速时域成像算法及其自聚焦方法 被引量：1

15

作者 曾乐天 梁毅 +2 位作者 李震宇 怀园园 邢孟道 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期1-5,70,共6页

针对机载合成孔径雷达的导航系统精度不足这一问题,提出了一种与自聚焦方法相结合的加速时域成像算法.通过引入全局虚拟极坐标系,构建出聚焦域和相位历程域之间的傅里叶变换对关系,并采用基于加权最小均方相位梯度自聚焦方法实现运动误... 针对机载合成孔径雷达的导航系统精度不足这一问题,提出了一种与自聚焦方法相结合的加速时域成像算法.通过引入全局虚拟极坐标系,构建出聚焦域和相位历程域之间的傅里叶变换对关系,并采用基于加权最小均方相位梯度自聚焦方法实现运动误差高精度补偿.该方法采用快速傅里叶变换实现子图像的融合过程,避免了耗时的二维插值操作,且易与高精度自聚焦算法相结合,提取信号中的残余运动误差并补偿,提高成像质量. 展开更多

关键词 合成孔径雷达 加速时域成像算法 傅里叶变换对 加权最小均方相位梯度自聚焦

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机载UWB SAR图像中残余相位误差的补偿算法 被引量：1

16

作者 王亮 杨磊 +1 位作者 安道祥 黄晓涛 《雷达科学与技术》 2007年第4期269-277,共9页

已经初步聚焦的超宽带合成孔径雷达图像需要补偿残余的相位误差,才能进一步提高图像的聚焦性能。首先建立了适合机载UWB SAR成像几何的相位误差模型,并分析了其特点;然后针对模型特点,对条带式相位梯度自聚焦算法作出改进,同时提出一种... 已经初步聚焦的超宽带合成孔径雷达图像需要补偿残余的相位误差,才能进一步提高图像的聚焦性能。首先建立了适合机载UWB SAR成像几何的相位误差模型,并分析了其特点;然后针对模型特点,对条带式相位梯度自聚焦算法作出改进,同时提出一种基于空不变因子估计的加权相位梯度自聚焦算法。最后,由一段实测UWB SAR图像补偿结果检验了算法的可行性。 展开更多

关键词 信号处理 超宽带合成孔径雷达 相位梯度自聚焦 残余相位误差

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星载合成孔径雷达二维闪烁相位误差校正方法研究

17

作者 时晶晶 姚佰栋 +1 位作者 吴先良 陈明生 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期579-584,共6页

分析了电离层闪烁效应对低频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)方位向分辨率的影响,并基于二维相位屏方法生成了距离向空变的闪烁相位误差.传统的相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,PGA)方法难以适用于二维空变... 分析了电离层闪烁效应对低频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)方位向分辨率的影响,并基于二维相位屏方法生成了距离向空变的闪烁相位误差.传统的相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,PGA)方法难以适用于二维空变相位误差校正,而本文基于闪烁相位误差在距离向具有连续性的特点,在一定规则基础上将整幅图像划分为若干个子孔径,对每个子孔径图像利用PGA方法进行相位误差估计,再将得到的各子孔径相位误差进行插值运算,从而得到整幅图像的闪烁相位误差.仿真结果表明:相比于传统PGA方法,子孔径PGA方法可以有效解决二维空变闪烁相位误差对图像方位向分辨率的影响,校正后的图像得到很好的恢复,方位向分辨率明显提高. 展开更多

关键词 电离层闪烁 二维相位屏 子孔径 相位梯度自聚焦

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SAR自动聚焦处理器的设计与实现

18

作者 郝智泉 王贞松 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第10期255-257,260,共4页

合成孔径雷达(SAR)成像具有数据量巨大、算法比较复杂等特点。如何实时实现SAR成像的相关算法是嵌入式高性能计算领域一个值得研究的问题。针对SAR成像中多普勒调频率估计的经典算法PGA算法,阐述了算法的实时化改进。介绍了基于FPGA的SA... 合成孔径雷达(SAR)成像具有数据量巨大、算法比较复杂等特点。如何实时实现SAR成像的相关算法是嵌入式高性能计算领域一个值得研究的问题。针对SAR成像中多普勒调频率估计的经典算法PGA算法,阐述了算法的实时化改进。介绍了基于FPGA的SAR自动聚焦处理器的系统级设计及PGA算法到FPGA逻辑实现的映射过程。 展开更多

关键词 SAR 嵌入式高性能计算 相位梯度自聚焦 FPGA

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大随机相位误差下条带模式合成孔径激光雷达成像实验 被引量：4

19

作者 李明磊 吴谨 +2 位作者 白涛 万磊 李丹阳 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期130-137,共8页

为了探索大随机相位误差条件下合成孔径雷达(SAL)成像特点和规律,本文采用波长为1 550 nm的线性调频激光器建立了能够产生大的共模随机相位误差的条带模式SAL成像实验装置。利用此装置获得了不同目标回波强度下条带模式SAL成像实验数据... 为了探索大随机相位误差条件下合成孔径雷达(SAL)成像特点和规律,本文采用波长为1 550 nm的线性调频激光器建立了能够产生大的共模随机相位误差的条带模式SAL成像实验装置。利用此装置获得了不同目标回波强度下条带模式SAL成像实验数据,结合条带模式相位梯度自聚焦(PGA)多次迭代处理,获得了高分辨率SAL图像。实验发现在[-6. 45π,6. 45π]范围的大随机相位误差下,通过简单的距离压缩和方位匹配滤波,无法实现SAL图像聚焦,图像信噪比仅为3 dB。进一步采用PGA处理,就能很好地校正相位误差,得到聚焦良好的SAL图像,图像信噪比达到43 dB。实验还发现,当存在大共模随机相位误差时,PGA处理展现出非常强的鲁棒性,在回波弱到10-15W的情况下依然有效。在大相位误差存在的SAL系统(如机载SAL)中,PGA处理能有效消除相位误差,实现图像聚焦;另外,增大探测激光功率以提高成像数据信噪比,将有助于提升PGA处理效果。 展开更多

关键词 合成孔径激光雷达 条带模式 随机相位误差 相位梯度自聚焦

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一种基于钟摆模型的舰船目标成像方法 被引量：9

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作者 雷杰 邢孟道 保铮 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期1-6,共6页

舰船目标受海浪的影响而呈现多倍周期和随机性的摆动。针对这种情况,提出了一种基于钟摆模型的成像 方法。该方法利用每个距离单元的相位历程中所含大幅度的线性调频分量进行成像。为了补偿实际目标转动过程中 因不完全符合钟摆转动模... 舰船目标受海浪的影响而呈现多倍周期和随机性的摆动。针对这种情况,提出了一种基于钟摆模型的成像 方法。该方法利用每个距离单元的相位历程中所含大幅度的线性调频分量进行成像。为了补偿实际目标转动过程中 因不完全符合钟摆转动模型而引起的三阶及更高阶的相位误差,在一阶相位误差估计算法的基础上得出了二阶相位 误差估计方法,并结合Radon-wigner算法以及“CLEAN”法得出了比较稳健的相位自聚焦方法。实测数据处理结 果证实了该方法的有效性。 展开更多

关键词 逆合成孔径雷达 舰船成像 相位梯度自聚焦算法

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