基于相位增量法的合成孔径雷达多普勒中心频率估计

合成孔径雷达(SAR)系统中,多普勒中心频率的精度直接影响着成像的质量。针对合成孔径雷达多普勒中心频率估计问题,提出了基于相位增量的估计方法,并在MATLAB仿真软件环境下进行数据仿真。该算法利用合成孔径雷达回波在方位向上线性调频信号的相频曲线的分布特性,运用反正切定律非线性估计回波相位信息,并利用函数拟合的方法对频率中心进行了有效的估计。该算法降低了运算复杂度,对噪声的干扰具有鲁棒性,并且与已有的符号估计算法具有相当的估计性能。该算法的估计结果可以用于补偿载机运动误差引入的相位误差,从而实现高分辨率成像。     

一种单通道SAR对多个地面动目标定位的方法

针对动目标的图像会因为存在径向速度而产生方位偏移问题,即动目标不能成像至正确的方位位置上.采用常规的用于静止目标成像的SAR(Synthetic Aperture Radar)方法对地面动目标成像,对单通道合成孔径雷达(Single-Channel SAR)正侧视工作模式下的多个地面动目标的定位问题进行了研究.首先分析了多个运动目标回波信号的特征,接着根据运动目标回波信号及其频谱的特征估计出了每个运动目标的多普勒中心和多普勒调频率,再利用多普勒参数的估计结果实现了距离走动校正,并计算动目标的运动参数,最后对动目标重新聚焦得到其初始时刻的图像,完成了运动目标的定位.并通过仿真实验验证了方法能准确的估计各个动目标的速度及位置参数,证明了算法的有效性.     

一种高精度声表面波标签无线测温算法

针对声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)标签无线测温时延估计精度不高的问题,提出了一种新算法;为降低对硬件转换速度和采样率的要求,采用频率步进连续波(Frequency stepped continuous wave,FSCW)作标签的询问信号,利用频率粗估计和相位精估计相结合的方法提取回波时延;推导出回波时延估计的Cramer-Rao下限(CRLB),分析了相关参数对其影响;在复加性高斯白噪声条件下,利用时延估计结果进行无线测温;当起始频率为902MHz,扫描带宽为26MHz时,仿真结果证明该算法测温误差仅为频率估计算法的1/60。     

基于ZYNQ的机载SAR实时回波仿真研究

机载合成孔径雷达硬件架构和成像算法的不断发展对复杂大尺度目标的实时回波仿真提出了更高要求.为了实现雷达仿真器实时和多模式性能的提升,基于Xilinx可编程逻辑SoC平台ZYNQ设计了机载合成孔径雷达实时回波仿真器,将改进二维快速傅里叶变换的回波仿真算法与具体硬件实现流程结合,提出了基于AXI总线PS-PL互联的脚本式CORDIC回波仿真方法,实现了复杂面目标回波的实时仿真.对于雷达目标模型高精度仿真算法研究,高性能便携式实验室回波仿真器研制,以及多模式回波仿真方法与高性能硬件平台的结合具有重要的实践参考意义.通过对比计算机仿真结果与仿真器实验室测试结果,证明了基于上述方法的机载合成孔径雷达回波仿真器的高效性和完整性.     

基于GPU的星载SAR多普勒中心频率估计处理技术

针对星载SAR多普勒中心频率估计算法复杂及运算量大的特点,基于GPU技术手段开展实时数据处理技术研究。选用Tesla C1060构建GPU专用科学计算平台,针对雷达卫星数据进行了数据处理实验,完成了系统结构设计。完成了多普勒中心频率估计算法分析\,基于CUDA编程模型构建以及MLCC算法优化设计等关键技术。结果表明:在不考虑全局拟合数据处理的情况下,实现了多普勒中心频率估计的处理速度达到Radarsat\|1卫星下行速率的12倍以上。为进一步进行精确的多普勒中心估计及实时SAR成像处理系统的研制提供了依据。     

引信启动效率评估系统数据分析软件设计

针对脉冲多普勒引信视频回波特点提出了一种信号参数提取的方法。首先对脉冲多普勒引信视频回波信号分距离单元分帧作FFT处理，然后采用中心频率法和恒虚警检测方法提取出多普勒频率数据和信噪比数据，得到随时间变化的估计频率曲线和信噪比曲线。估计频率的变化和信噪比的变化趋势从不同的侧面反映了引信工作的历程。     

基于分数阶傅里叶变换的ISAR横向定标

逆合成孔径雷达的横向定标是确定横向像素代表的真实尺寸、进行目标几何特征提取的前提。本文研究了一种基于分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier transform,FrFT）的横向定标方法,利用回波信号在慢时间域为线性调频信号的特性,使用FrFT方法得到信号在不同分数阶傅里叶域的能量聚集性,估计目标回波信号多普勒调频率,求得转动角速度,进而完成横向定标。仿真实验验证了算法的有效性和准确性。     

一种基于频率调制的时域相关多普勒估计算法

对SAR成像中多普勒中心频率进行研究,指出传统多普勒中心估计,在解卷绕过程中,会存在不稳定问题。针对这一问题,提出了一种基于频率调制的时域相关估计算法。该算法将多普勒中心搬移到非卷绕区,避免了卷绕出现;估计过程中使用最小二乘法更新调制频率,适应多普勒中心变化,保证了估计的稳定性,该算法相比传统估计算法,解决了传统算法不稳定问题,具有更强的适用性。最后通过真实的机载SAR数据,验证了该算法的有效性。     

一种新的复正弦信号二维频率估计算法

如何从遥感图像中实时而有效的估计出二维频率一直是一个难题,提出了一种二维复正弦信号的相似最大似然频率估计迭代算法.通过建立最大似然二维频率估计信号模型,并且结合最大似然估计价值函数,给出了两种新的频率估计价值函数;针对所提及的算法进行了均值和方差分析,分析结果显示该算法是近似无偏估计的,并且满足Cramer-Rao边界条件;最后对所提出的算法进行了仿真,并给出了其在干涉合成孔径雷达(INSAR)去平地相位中的应用.结果表明:算法具有较高的频率估计精度和较小的计算量.     

一种新的突发OFDM传输系统定时和载波频率捕获联合算法

提出了一种新的正交频分多路(0FDM)传输系统定时和载波频率捕获联合算法．该算法仅需要一个训练符号，既用于定时恢复，也用于载波频率捕获，额外开销量小，因此，提出的算法适合于突发模式的0FDM传输系统．定时和频率捕获算法的实现均在时域进行，而且0FDM帧同步和符号同步能一次完成，简化了同步实现的复杂度．由于使用自相关处理，定时恢复对频率偏差具有较强的鲁棒性．此外，训练符号中参考符号的重复扩展了频率估计范围，频率捕获的范围完全满足突发0FDM传输系统的要求．仿真结果表明，即使在频率选择性衰落信道中，提出的算法也能快速地实现定时和频率捕获。     

Improved Doppler parameter estimation of squint SAR based on slope detection

For high-quality synthetic aperture radar (SAR) processing, Doppler parameter estimation is an essential procedure. In this article, first the relationship between slope and Doppler parameter of squint SAR is established, and then an improved slope-detection-based Doppler parameter estimation scheme is proposed. In the scheme, the intensity data are first converted into binary data by setting a threshold using the Ostu algorithm, and then a Radon transform is conducted on the binary data in two steps: the coarse and fine Radon transform. Using the proposed scheme, the binary data will have sparse features, and the number and interval of search for the Radon transform can be greatly reduced. Hence, the Doppler parameter can be estimated with more speed than conventional Radon-transform-based methods. Besides, Doppler centroid and Doppler rate can be estimated with the same scene. Simulations and experiments with real data validate the effectiveness of the scheme.     

Parameter estimation of moving targets in the SAR system with a low PRF sampling rate

In the synthetic aperture radar(SAR)system with low pulse repetition frequency(PRF)sampling,it is difficult for the motion parameters estimation of the moving targets,because of the Doppler spectrum ambiguity and Doppler centroid frequency ambiguity of the echo signals.Considering that moving targets are sparsely distributed in the observed scene,their positions and velocities can be reconstructed by using the compressed sensing(CS)technique.In this paper,the range-walk correction are implemented by the Keystone transform and the sparse range-walk correction(SRWC),then the CS technique is proposed to reconstruct motion parameters by processing the azimuth signals of the moving targets.Experiments using the simulated and real data are performed,and the results confirm the validity of the proposed method.     

ELMS算法在ADCP中的应用研究

声学多普勒流速剖面仪--ADCP技术是根据多普勒原理遥测海流的垂直分布.频谱估计方法的研究是该技术的核心.利用ELMS算法可以很好的提取出淹没在白噪声下的正弦频谱,不仅克服了利用脉冲对复自相关技术时模糊现象的产生,而且避免了采用FFT算法时,数据量要求过大的现象.利用matlab6.5和VC 6.0进行了仿真实验,并在DSP5410中实现了该算法,实验表明,在信噪比为0 DB的时候,该算法仍能够较准确地估计出信号谱峰位置,具有良好的鲁棒性.     

低重频采样SAR系统中地面运动目标参数估计

低脉冲重复频率(pulse repetition frequency,PRF)采样合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统中运动目标回波信号存在Doppler谱模糊和Doppler中心频率模糊,这给运动目标参数估计带来了很大困难.由于杂波相消后的运动目标可以看作空间稀疏信号,基于压缩感知理论,本文提出一种低PRF采样SAR系统中的运动目标参数估计的新方法.首先采用基于Keystone变换的稀疏走动校正方法来实现包络走动校正和估计出引起整数倍PRF Doppler频率偏移的垂直航向速度分量,利用压缩感知(compressed sensing,CS)理论进行稀疏信号重建,将Doppler谱模糊的运动目标参数估计问题转化为求解优化方程稀疏解,最后利用优化方法获得运动目标的速度以及方位位置.仿真实验和实测数据都验证了本文方法的有效性.     

利用四参数Chirplet分解方法估计SAR多普勒调频斜率

提出了基于一个距离门信号的四参数Chirplet分解方法，估计合成孔径雷达(SAR)回波的多普勒调频斜率。距离压缩后的回波数据，每个距离门的信号都是由一系列的Chirp分量组成的。利用四参数Chirplet分解方法，能够检测出这一信号中的一个或几个Chirp分量，估算出多普勒调频斜率，其结果被应用于合成孔径雷达成像的方位压缩处理。仿真及真实回波数据的计算表明，无论在精度还是运算时间上，其结果都优于目前已有的实时估计方法。     

广义质心及其在仿射变换参数恢复中的应用

目的 全局的仿射变换配准需估计出仿射变换的参数,现有算法要么效果不佳,要么对二值图像无能为力。本文改造传统质心的定义,提出广义质心的概念。方法 传统的质心以二重积分定义,所提广义质心利用变形累次积分定义,传统质心只是这种广义质心的特例。本文给出了广义质心保持仿射变换前后对应关系的条件,并提出了一种利用这种广义质心进行仿射变换参数恢复的算法。结果 该算法对灰度和二值图像的仿射变换参数恢复都适用,实验结果也表明现有的交叉权重矩方法耗时是本文算法耗时的25倍,但它们的恢复效果相差不大,并且本文算法要比现有的图像矩构造非线性方程组方法恢复效果好。结论 本文提出了广义质心,利用这种广义质心进行仿射变换参数恢复算法,对二值图像和灰度图像均适用,恢复效果较好,并且计算量较小。     

Imaging and Doppler parameter estimation for maneuvering target using axis mapping based coherently integrated cubic phase function

In this paper, we propose a novel imaging and Doppler parameter estimation algorithm for ground maneuvering targets. Since the cross-track acceleration will induce the quadratic chirp rate (third-order phase) in the phase history, it may cause the maneuvering target severely smeared in the Doppler domain. To obtain a well-focused target imaging result, the quadratic chirp rate must be estimated accurately. Though cubic phase function (CPF) is efficient in estimating the parameters of a single maneuvering target, it may suffer from the identifiability problem when dealing with multiple maneuvering targets. To address these issues, an axis mapping (AM) based coherently integrated cubic phase function (CICPF) algorithm is proposed. This algorithm consists of two stages. Firstly, the linear chirp rate migration (i.e. quadratic chirp rate) of target in the time and chirp-rate domain is corrected by AM. After that, a dechirping technique is utilized to coherently integrate the auto-terms, and suppress the cross-terms and spurious peaks. Compared with several existing quadratic chirp rate estimation approaches, AM based CICPF (AMCICPF) algorithm can acquire lower signal-to-noise ratio threshold and estimate the centroid frequency, chirp rate and quadratic chirp rate of maneuvering target simultaneously. By compensating the chirp rate and quadratic chirp rate, a finely focused maneuvering target imaging can be obtained. Both simulated and real data processing results show that the AMCICPF algorithm serves as a good candidate for maneuvering target Doppler parameter estimation and imaging.     

A new Doppler centroid estimation method for high-squint curved-trajectory airborne synthetic aperture radar

ABSTRACT

The average cross-correlation coefficient (ACCC) is a traditional Doppler centroid estimation (DCE) method applied for complex radar data. Though the ACCC method is accurate enough for moving platforms with small acceleration, it cannot be applied for high-squint curved-trajectory synthetic aperture radar because the accompanied larger acceleration will lead to serious Doppler spectrum expansion and result in Doppler aliasing. To solve this problem, a new DCE method is proposed in the paper for the cases with large acceleration. The performance improvement is achieved by employing an additional compensation for the phase and envelope induced by the acceleration. The presented approach is evaluated by the computer simulations.