机载SAR实时成像系统自聚焦方法研究

发展我国自主产权的机载SAR（合成孔径雷达）实时成像系统，对于军事国防、资源探测、灾害预报等领域均具有重要的意义，在SAR成像算法中，自聚焦的好坏是影响图像分辨率的关键因素，但是因为自聚焦算法的复杂性，国内目前尚未有效地解决它在实时环境中的实现问题，从而使得实时成像的质量比较差，提出了一种利用GPS（全球定位系统）数据改善机载SAR实时成像系统自聚焦性能的实现方法，并在自主研制的机载SAR实时成像系统上实现，使该系统的成像分辨率得到明显改善。     

实时SAR成像系统矩阵转置方法研究与实现

合成孔径雷达（SAR）是一种高分辨率成像雷达,而矩阵转置是实时SAR成像信号处理中一个很重要的操作,矩阵转置的效率高低将直接决定整个SAR成像信号处理系统的性能。对于矩阵转置,可采用行进列出或列进行出、两页式或三页式转置等方法进行处理,但这些方法处理时间较长,转置效率较低。在现有矩阵转置方法的基础上,提出了一种新的矩阵转置方法。在实际硬件平台上利用提出的矩阵转置方法进行了实时SAR成像处理,所得结果的矩阵转置效率为78%,整个SAR成像处理时间为10秒。测试结果表明,该方法对解决矩阵转置问题是行之有效的。     

POS数据在机载干涉SAR运动补偿中的应用

提出了一种利用高精度的定位定向系统(POS)数据,在SAR成像阶段实现机载干涉SAR运动补偿及图像配准的成像处理方法。该方法针对机载干涉SAR系统的双天线雷达数据对的特点,在成像阶段直接利用高精度的POS数据完成干涉SAR图像对的位置误差补偿、干涉相位误差补偿以及自动配准等过程。实际处理结果表明,该方法可以有效地提高机载干涉SAR的图像质量,改善复图像对之间的相干性,非常适用于机载双天线干涉SAR雷达数据的成像处理过程。     

基于Vega软件的SAR实时仿真技术

进行合成孔径雷达（SAR）成像仿真是研究成像雷达的一个重要手段。本文在分析SAR成像仿真机理的基础上,提出了一种利用视景仿真软件Vega进行SAR实时成像的仿真方法。利用软件平台VC＋＋、Multigen Creator和Vega设计机载合成孔径雷达（SAR）成像仿真系统,分析了影响机载SAR成像质量的各种参数,论述了利用Vega的雷达仿真模块——RadarWorks开发机载SAR成像仿真软件的流程以及整体系统的实现等关键技术。     

基于DirectDraw的合成孔径雷达图像实时显示

介绍了合成孔径雷达(SAR)图像实时显示技术。利用该技术并结合机载SAR实时成像处理器的硬件环境,实现了具有多种功能的滚动显示软件,软件开发采用了基于DirectDraw的技术。目前该软件已成功运行于中科院电子所研制的机载SAR实时成像处理器上。该项技术可方便地移植到其他类似的雷达图像显示系统中。     

合成孔径雷达成像系统逆存储转置器的DSP设计与实现

逆存储转置器(ICTM)是合成孔径雷达(SAR)实时成像处理系统的一个重要模块。本文设计的ICTM模块以TI的一款高性能定点DSP芯片TMS320C6415为核心处理器,两条大容量SDRAM作为外部存储器,实现输入数据的逆存储转置操作。软件编程采用并行处理方式,提高了代码执行效率。实际运行表明,模块能充分满足成像系统的实时性要求,同时其强大的处理能力也为今后处理更多的数据预留了空间。     

实时SAR成像系统中矩阵转置的设计和实现

矩阵转置是多维图像和信号处理中常用的处理过程，在SAR成像系统中也有非常重要的应用，重点讨论了数据流处理中行进列出的一类转置问题，结合SAR成像算法，分析成像系统中矩阵转置的特点，提出了输入输出平衡的数据流转置方式，解决由于硬件实现中存储器读写速度不同和输入输出数据量不同所带来的输入输出负载不平衡问题，还介绍了SAR成像系统中转置存储部件的实现问题，转置存储部件采用双总线的结构，图像数据的输入和输出可以并行进行，具有非常高的数据传输速度，在66MHz的工作频率下，能达到340MB/s的数据吞吐率。     

无数据转置的并行SAR成像的研究和实现

目前比较成熟的SAR成像算法，无论是RD算法还是CS算法都需要有数据矩阵转置的操作，即完成数据从距离向到方位向的重新排序，实现矩阵转置不仅需要有海量的存储空间，而且存储器I／O性能限制也使得完成转置操作需要耗费大量时间，基于DSP系统，分别从算法和数据流的角度阐述两个免除数据转置的方法，并给出它们在DSP系统上的高效的并行实现，实验表明这两个方法是可行且有效的，加快了SAR的成像处理。     

基于机载SAR图像的海面船只实时检测分类应用架构

合成孔径雷达(SAR)被广泛应用于军事侦察、海洋监测、灾害应急评估等各类应用中。其中,SAR海面船只检测分类是SAR海洋应用的重要一环。限于SAR特殊的成像机理,SAR图像中的目标特征多变,导致基于SAR图像的目标分类应用进展缓慢。机载SAR因其实时、便捷的部署和使用方式得到了快速发展,基于机载SAR图像的海面船只检测分类,特别是实时检测分类应用近年来需求强烈。为此,针对SAR海面船只实时检测分类应用问题,探讨和构建了一种基于机载SAR图像的海面船只实时检测分类系统构架,论述了系统构架在工程应用中的关键流程、方法并进行了初步试验验证,结合当前人工智能技术的发展趋势,对其日后的发展趋势进行了展望。     

星载SAR成像处理器中转置存储器的FPGA实现

论述了合成孔径雷达(Synthetic aperture radar，SAR)成像处理器转置存储器(Corner turning memory，CTM)的功能和原理，提出了一种基于FPGA的星载SAR成像处理器CTM设计方案，分析了系统的参数及输入输出接口时序，给出了详细的硬件实现，并进行了功能和时序仿真。方案主要部分由一片XC2V500 FPGA和三片K6F3216T6M SRAM组成，采用三页式结构和输入输出并行处理方法，考虑了星上环境条件对器件的限制，可以实现星上SAR实时成像处理器的CTM系统。实验结果表明该CTM系统可行。     

机载SAR 实时成像处理系统设计

介绍了机载SAR 实时信号处理器的体系结构和实时信号处理的算法流程, 通过对载机平台实测数据进行成像处理, 给出了高分辨率的SAR 图像, 验证了该系统的可靠性。
     

机载SAR实时运动补偿和成像的FPGA实现

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)实现机载合成孔径雷达(SAR)实时运动补偿和成像的设计方案。该方案采用重叠子孔径算法和相位梯度自聚焦算法实现空变运动误差的补偿和成像。整个设计集成在一片Xilinx公司的Virtex-IV芯片中。该设计适用于发射线性调频信号的聚束式和条带式SAR数据处理。文中给出了详细的设计步骤,并对资源应用情况和运算速度进行了分析。最终成像结果表明,该设计方案完成了实时运动补偿及成像的功能。     

机载SAR实时成像处理器方位向处理及DSP实现

介绍了基于距离-多普勒算法的成像处理器方位向处理,并针对机载合成孔径雷达(SAR)实时成像探讨了采用DSP并行计算技术实现方位压缩的原理和结果.     

基于FPGA实现的星载SAR实时成像系统研究

针对星载SAR实时成像处理的研究目前主要集中在实时成像运算器(SAR processor),而未见到实时成像系统(SAR imaging system)的研究,提出了一种CS算法的星载SAR实时成像系统的体系结构,并基于FPGA实现了原型系统,该体系结构可以自主完成星载SAR实时成像,并具有良好的可扩展性,利用模拟信号源和高速数据记录仪对原型系统验证,1个信号处理单元在50MHz工作频率下,约11s内完成16384×16384个样本的星载雷达原始数据的成像处理,用4个信号处理单元就可达到为PRF为2000Hz的星载SAR的1:1实时成像要求.     

SAR成像并行仿真的访存局部性优化技术

合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)成像仿真对处理速度和存储空间都有很高的要求,因此基于并行计算平台的局部性优化技术成为了降低访存开销、提高SAR成像速度的关键技术之一。以典型SAR成像仿真程序——R-D程序为代表,研究SAR成像并行仿真中的访存局部性优化技术,重点根据循环变换和数据布局变换的局部性优化理论,提出对大规模SAR回波数据进行转置和分块的局部性优化技术。实验结果证明,经过访存局部性优化的SAR成像程序能够获得显著的性能提升。     

一种去除回波频谱调制的直升机SAR成像方法

直升机机载合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)信号受到主旋翼遮挡和直升机振动的调制,给合成孔径成像造成很大影响。本文采用时频分析方法对调制产生的原因和特征进行分析和研究,提出利用去斜后的方位相位误差作补偿,再进行相位梯度自聚焦(Phase gradient autofocus,PGA)处理,实现调制雷达回波的高质量SAR成像。实测数据表明,本方法较好地解决了回波调制情况下的成像问题,对直升机平台SAR成像具有重要的参考价值。     

机载高分辨SAR系统成像技术

基于某机载高分辨SAR系统的飞行试验,研究机载高分辨成像面临的问题以及补偿措施。由于INS/GPS数据难以满足精度要求,研究从回波数据中提取多普参数,进行运动补偿和视线位移补偿;剩余相位误差通过PGA进行补偿,从而得到0.3 m高分辨SAR图像的成像。     

SAR自动聚焦处理器的设计与实现

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。     

机载SAR实时成像系统中的数据可视化研究

SAR实时成像系统在国防等很多领域都有着重要的应用,系统对数据可视化方面的要求也越来越高,但目前国内对SAR实时成像系统的数据可视化方面的研究还不多,提出了一种针对SAR实时成像系统的新的数据可视化方案,并已在实际的飞行成像中得到了检验,新方案实时提供的信息更全面、更直观、可分析性更强,具有较强的信息表现能力和双向实时交互能力,能够较好地辅助对图像的在线分析,还对方案的重要组成部分－缩略图的原理和实现算法做了概括介绍。     

大幅宽SAR图像嵌入式舰船实时检测系统设计

针对星载或机载高分辨率合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）实时成像后的大幅宽SAR图像舰船实时检测的应用需求，传统的基于FPGA+DSP的嵌入式系统很难同时实现SAR成像处理和基于人工智能技术的大幅宽SAR图像舰船实时检测，为此设计了一种基于3U VPX FPGA+GPU架构的大幅宽SAR图像嵌入式舰船实时检测系统；提出了一种基于YOLOv5s的舰船检测模型，采用基于L2-范数稀疏性惩罚的缩放因子控制法进行轻量化，轻量化舰船检测模型的参数量减小了47.39%，计算量减少了18.67%，平均检测精度为0.968；将轻量化舰船检测模型应用于大幅宽SAR图像嵌入式舰船实时检测系统，并针对典型的10 km×10 km的大幅宽图像应用场景，设计开发基于多线程技术和基于GPU的众核并行计算技术的大幅宽SAR图像嵌入式实时检测系统软件；通过公开的SAR数据集进行功能验证和性能评估，该系统能够满足不同分辨率的大幅宽SAR图像舰船实时检测需求。