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

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。     

一种改进的组合实时自聚焦算法

在高分辨率SAR中,方位向运动误差给成像带来的影响越来越大,传统的相位梯度自聚焦(PGA)方法能够估计出运动误差,但其需要多次迭代计算,计算量大,不适合用于实时成像。为了满足高分辨率SAR实时成像的需求,提出了一种改进的组合实时PGA方法。这种方法将改进的频移相关算法(ISAC)算法、 PGA算法与RD成像算法结合运用,不仅使计算量大大减少,而且通过在频移相关算法中加入适量的迭代运算,降低了对运动初始参数的精度要求,取得了较好的成像效果。理论分析和实际数据处理证明了这种方法的有效性。     

频率分集阵列的ISAR成像技术

频率分集阵列(frequency diversity array, FDA)在雷达探测与成像中具有很大优势。然而，当FDA应用于逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)时，FDA的自动扫描特性成为了需要解决的关键问题之一。针对该问题，将FDA持续性聚集跟踪波束技术应用到ISAR成像中，实现了高能量积累的FDA-ISAR成像。首先通过该技术向位于不同时刻不同角度的目标重复发射脉冲信号，然后对跟踪波束的回波进行相位补偿，最后采用快速傅里叶变换算法完成二维成像。仿真结果表明，使用持续性聚焦跟踪波束可获得能量叠加的增益效果，并且结合此技术的FDA-ISAR成像系统可实现对运动目标的二维成像。     

电子式互感器相位补偿方法的研究和比较

电子式互感器的相位误差是影响互感器测量精度的重要因素,可以采用相位补偿方法对其加以校正。文章给出了电子式互感器的设计原理,分析了电子式互感器相位误差产生的原因,介绍了全通滤波器、短数据窗移相算法、傅里叶移相算法等相位补偿方法,研究了谐波对上述补偿方法的影响,在此基础上提出了改进的相位补偿方法:移点法和线性相位全通滤波法,并进行了实验测试。实验结果表明,互感器的角差满足0.2级测量精度要求,改进的相位补偿方法具有可行性。     

基于直达波和熵的一站固定式双基成像算法

一站固定式双基合成孔径雷达（BiSAR）相比于传统的单基SAR有其独特的优势,但是由于收发平台分置,在实际的双基系统中,通常会在接收到的信号中引入同步误差。此外,不精确的参数如移动端的位置,会使得传统的同步算法和成像算法效果降低。为了解决上述问题,提出了一种基于图像最小熵原则和直达波直接对未同步的原始回波进行成像处理的算法。该算法将同步过程和成像过程结合,避免了传统同步算法的复杂数学分析建模,并精确计算了移动端的位置,从而提高了成像质量。首先利用直达波信号去除同步误差,其次对直达波信号进行峰值相位提取,计算收发端的最近距离,搜索一致压缩后的图像进行最优熵对应的值,进而完成直达波的补偿和精确的移动端位置,完成图像的聚焦。     

基于GPU的机载高分SAR运动补偿和自聚焦

对于高分辨率宽测绘带机载SAR,载机平台运动误差导致的相位误差具有严重的距离向空变性,因此在距离向采用了分段相位梯度自聚焦(PGA)算法来提高聚焦性能。然而传统的基于CPU的处理平台已经不能完全满足大量回波数据和复杂算法的快速处理。论文中针对机载高分SAR,提出适用于机载高分SAR的改进的距离向空变PGA算法。基于CPU+GPU的协同架构,改进的自聚焦算法和惯导运动补偿都得到了最大的并行优化。实验结果显示,该改进方法在并行平台上能够达到48倍的加速比的提升。     

改进的基于频谱分割的InSAR绝对相位确定方法

在利用干涉合成孔径雷达重建数字高程模型的过程中,需要对干涉相位解缠,并估算残余相位模糊数确定绝对相位。频谱分割法是一种利用干涉相位与载频正比关系来确定绝对相位的频域估计算法,然而在估算残余相位模糊数时,不能有效地去除噪声点,算法精度受限。该文对频谱分割法提出了改进：通过设计合理的带通滤波器,来减小系统噪声和去相干因素对高低载频干涉相位的影响,然后根据干涉相位的分布特性,提出了聚类取整法来估算残余相位模糊数,进而确定绝对相位。与传统的频谱分割法相比,改进算法不仅提高了绝对相位的估计精度,还具有较高的运算效率。最后利用ENVISAT ASAR的实测数据验证了改进算法的有效性。     

基于转台的中场ISAR成像技术研究

在中场区通过对相位弯曲补偿进行微波成像与远场成像效果相当,且能大大降低对测试距离的要求,所以具有很强的工程应用价值.基于经典的转台成像模型,本文提出球面波聚焦卷积积分法和中场滤波-逆投影算法,实现了中场区目标的微波成像.球面波聚焦卷积积分法能实现360°范围的二维成像,且运算速度快,适用于各向同性目标,中场滤波-逆投影算法针对小转角范围内对目标进行精密的二维成像,适用于各种复杂目标.仿真和实验结果表明,这两种算法的有效性.     

电子式互感器相位补偿方法研究

根据电子式互感器的信号传输原理,提出了一套相位补偿方法。简要分析了电子式互感器产生误差的原因,对Rogowski线圈产生的相位超前和高压侧向合并单元传输信号所产生的延时分别作出定义和分析。针对这2种原因产生的相位误差设计出了一套完整的补偿方法,由于Rogowski线圈产生的相位超前,设计了一种采用ADE 7759芯片的数字积分电路,可基本还原线圈引起的超前相位;由于传输过程中产生的延时,介绍了一种移相用软件算法,可对延时进行有效补偿。该算法在合并单元数字信号处理器(DSP)中执行,经测试后效果良好。最后,对补偿过程中出现的问题进行了分析,并设计了解决方案。     

谐波工况下相位补偿对全波计量影响

目前全波计量模式下的智能电能表由于前端电压和电流采样电路为两个独立的采样通道,两个通道对电压和电流相位的偏移非一致性会产生电压和电流信号间的附加相位差。这种附加相位差在基波工况下可以通过相位补偿技术在校表环节得到大大减小。但在谐波工况下这种基于基波的相位补偿会对高次谐波会产生过相位补偿,从而对电能表全波有功计量产生影响。通过对现有智能电能表全波有功计算算法、相位补偿技术进行分析,建立谐波工况下相位补偿对全波计量误差分析模型,最后通过仿真算例,量化分析相位补偿技术对全波计量的影响。     

A novel strategy for inverse synthetic aperture radar imaging based on improved compressive sensing

In actual applications of inverse synthetic aperture radar (ISAR), continuous measurements may be impossible or the collection of data during some periods are not valid in a long coherent processing interval (CPI). Hence, it is significant to study the ISAR imaging strategy with a short CPI. Compressive sensing is a recently proposed technique that allows recovering an unknown sparse signal with overwhelming probability from very limited samples. However, the standard compressive sensing framework has been developed for real‐valued signals. One disadvantage of this method is that any prior phase information is not exploited, which may improve the reconstruction quality by applying some extra constraints. In this paper, a new strategy for ISAR imaging based on improved compressive sensing is proposed, which transforms the ISAR imaging problem into a joint optimization problem over the representation of the magnitude and phase of the complex‐valued scatter coefficient. Because of using phase information in the algorithm, the image quality is improved. Experimental results confirm the effectiveness of the proposed method. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

电子式互感器数字相位补偿技术研究

为改善电子式互感器的相位特性,提高其挂网运行稳定性,分析了电子式互感器中常用的模拟相位补偿技术,将模拟相位补偿技术与数字相位补偿技术进行了比较,分析了2种技术的优缺点,给出了二者的不同应用场合,提出了一种电子式互感器的数字相位补偿方法,在220 kV电子式互感器测量系统上进行了试验,补偿最小分辨率可至1’,补偿最大角度为270’,调节方便,可满足电子式互感器相位误差补偿的需求.     

基于时频分析的频率步进ISAR成像

频率步进是逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)采用的重要波形形式。本文从数学角度分析了频率步进ISAR成像原理,介绍了传统距离一多普勒算法及基于时频分析的频率步进ISAR成像处理流程。最后对机动目标成像进行了仿真分析,结果表明对于机动目标采用时频分析方法能够降低成像模糊,从而获得高质量成像。     

W波段ISAR包络对齐方法研究

在ISAR成像处理中,目标整体在距离方向的位移会使散射点的回波无法落在相同的距离单元内,造成成像结果的散焦,因此采用包络对齐的方法对该位移进行补偿。然而在W波段的ISAR包络对齐处理过程中,较高的分辨率会使回波包络在成像时间内发生变化,导致传统方法产生对齐误差。针对该问题,提出了一种使用Keystone变换进行包络规整的方法来提高包络对齐的准确度。在Keystone变换之前,使用了目标重心跟踪及补偿的方法来实现回波信号的相干化。实验结果表明,通过包络规整处理,成像结果的极值点强度,图像熵以及图像对比度都得到了较大的提升。     

基于最大似然估计和DSP技术的相位补偿算法

针对低压电力线非线性信道特性及不同步因素对于载波信号相位的影响,笔者提出了一种基于最大似然估计的相位补偿算法。首先分析了同步问题对于误码率的影响。其次,介绍了相位补偿算法的原理及关键技术的分析。最后在DSP中实现了相位补偿算法的程序设计,并在实际的低压信道中进行测试。测试结果表明:该算法可以有效地解决数字通信中信道的非线性引起的信号失真问题。     

室内实测数据太赫兹合成孔径雷达成像研究

合成孔径雷达实现高分辨率成像要求平台作理想匀速直线运动,相对传统微波SAR而言,太赫兹波的波长更短,SAR平台高频微小振动对常规微波频段 SAR影响几乎可以忽略,对太赫兹合成孔径雷达（Terahertz synthetic aperture radar ,T Hz‐SAR）的影响必须精细处理,研究适用于 T Hz‐SAR的成像补偿算法是必要的。本文建立 T Hz‐SAR非理想情况下的回波模型,分别从时域和频域详细分析运动误差对回波的影响。提出了一种基于回波数据的T Hz‐SAR成像运动补偿算法,采用中心频率0．3 T Hz的SAR系统进行实验,使用RD算法对目标进行二维高分辨成像,得到3个角反射器的二维SAR图像。实验结果验证了系统的可行性和所给处理算法的有效性,为外场车载或机载的T Hz‐SAR成像奠定了基础。