SAR回波信号模拟平台设计

快速有效地仿真SAR的原始回波信号是建立SAR仿真系统的一项关键问题。根据机载正侧视SAR系统的工作原理,深入分析了一种SAR回波信号模拟平台的系统结构,利用原始DEM数据构建了随机地表模型的电磁散射单元模型,由雷达电磁散射机理建立了自然地表目标的回波信号数学模型,完成了SAR回波信号仿真平台的设计,为研究SAR回波信号处理等相关领域提供了一个切实有效的人机交互的仿真环境。试验结果表明平台实验结果满足对SAR系统开发预估测试要求。     

基于量化区间跃迁模型的星载SAR原始数据压缩误差机理研究

星载合成孔径雷达(SAR)压缩后的原始数据信噪比是SAR系统设计时原始数据压缩比选取以及应用分析的重要理论依据,前人常用的量化信噪比并不能完全表征压缩后信号与噪声的关系.本文提出了量化区间跃迁的统计概率模型,旨在得出考虑系统噪声情况下,饱和度全集上星载SAR原始数据信噪比在ADC前与BAQ后的映射关系:当回波信号功率较小,输入信噪比较低时,4bit,3bit,2bit,1bitBAQ压缩后信噪比区别不大;当回波为中等功率信号且信噪比较高时,压缩比特数每减少1bit,信噪比恶化约5dB;当回波功率较大,ADC饱和时,量化后原始数据信噪比呈阶跃性下降,饱和度越高,信噪比恶化越严重.本文采用模拟高斯数据和实测SAR原始数据验证了理论结果的正确性,为星载SAR系统设计时BAQ压缩比的选取以及后续的应用分析提供了理论依据.     

环境一号C卫星SAR闭环测试系统的设计与实现

环境一号C(HJ-1-C)卫星合成孔径雷达系统测试中,构建闭环测试 系统,模拟卫星星地信号传输过程,实现SAR系统成像功能、压缩方式和点目标特性的测试 。本文首先给出SAR回波信号的产生以及回波模拟器的物理实现,然后提 出在有线和无线两种方式下,利用回波模拟器构建SAR闭环测试系统的方法,最后给出基于 该闭环测试系统,对HJ-1-C SAR系统点目标性能指标测试结果。测试结果表明,该闭环测 试系统的构建,能够满足HJ-1-C SAR系统的测试需要。     

基于GPU并行处理的SAR回波仿真器设计方法

针对合成孔径雷达(SAR)设计了一种基于GPU的回波仿真器,使用并行计算的方法提高SAR回波模拟的效率。仿真数字回波信号通过数/模转换,转换为射频信号输出给SAR系统。使用了BP成像算法对仿真器模拟得到的点目标及分布式目标回波数据进行成像处理,验证了提出的SAR回波仿真器的有效性。实验分析表明,使用GPU并行处理的方法提高了SAR回波仿真的效率。     

星载合成孔径雷达回波信号模拟源研究

论述了星载合成孔径雷达(SAR)回波信号模拟源的一种实时实现方法和基于PCI总线与CPLD的硬件设计。主要针对点目标模型和椭圆轨道模型,首先模拟点目标的方位向相位历程和天线方位向增益数据。通过PCI总线实现数据实时传输,利用CPLD形成的延时信号,触发线性调频源产生距离向的线性调频信号,经过模拟源移相、加权,最终形成系统回波信号。试验结果表明该方法设计合理,软、硬件编程灵活,为系统的更新换代以及今后分布目标模拟源的设计提供了很好的技术支持。     

星载合成孔径雷达回波信号模拟源研究

论述了星载合成孔径雷达(SAR)回波信号模拟源的一种实时实现方法和基于PCI总线与CPLD的硬件设计。主要针对点目标模型和椭圆轨道模型,首先模拟点目标的方位向相位历程和天线方位向增益数据。通过PCI总线实现数据实时传输,利用CPLD形成的延时信号,触发线性调频源产生距离向的线性调频信号,经过模拟源移相、加权,最终形成系统回波信号。试验结果表明该方法设计合理,软、硬件编程灵活,为系统的更新换代以及今后分布目标模拟源的设计提供了很好的技术支持。     

基于运动误差的机载SAR回波模拟方法

对存在轨迹运动误差的机载合成孔径雷达(SAR)回波信号进行了频域分析,指出在存在运动误差的情况下,传统的二雏频域模拟方法不能直接使用.为了有效地模拟SAR回波,本文给出了一种适合机载SAR系统的回波模拟方法.该方法首先在时域计算理想轨迹下的SAR系统传递函数,然后在方位向频域加入运动误差并与场景后向散射系数相秉,最后在距离向时城进行积分得到二维回波信号.该方法的约束条件对于机载SAR系统比较合理,而且计算效率远高于时域模拟方法,可以进行分布场景的模拟.仿真结果证明了谊方法的有效性.     

基于机群计算的星载SAR回波并行仿真研究

在星载合成孔径雷达（SAR）回波仿真时域算法和基于FFT的频域模拟算法的基础上,对星载SAR回波仿真的并行化算法进行了研究。基于通用计算机平台构成机群,采用SOCKET通信机制进行消息传递及数据传送,实现了回波仿真的并行化处理。通过对并行算法加速性能的分析,证明了该算法能有效地加速回波仿真的进程。利用Chirp Scaling（CS）算法对仿真数据进行成像,验证了该算法的有效性。     

基于模板的SAR原始数据模拟

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)原始数据模拟是SAR模拟的基础,对SAR系统研究有重要意义.时域模拟方法重现了回波数据的产生过程,数据逼真度高,被广泛使用,但其复杂的计算量常常给实现带来困难.本文根据SAR回波信号方位向的平移特性,对原时域模拟方法进行改进,提出了基于距离向单位散射点回波数据模板的模拟方法,并在模拟方法中应用多线程和混合编码技术.实验表明,对大尺度场景使用本文技术和方法,仿真效率得到了极大提高.     

基于回波模拟器的CFOSAT散射计校飞模式定标研究

航空校飞是中法海洋卫星(Chinese-French Oceanic SATellite,CFOSAT)散射计发射前需要完成的一项重要实验内容,它可以检验星载散射计的各项功能和性能,获取有效数据,是保障散射计在轨正常工作的重要环节。在本次校飞实验中,利用了回波模拟器对散射计进行地面系统测试及定标验证,探索了一种利用回波模拟器对星载散射计进行系统测试定标的方法。运用该方法对CFOSAT星载散射计进行全系统地面测试以及定标实验。回波模拟器提供给散射计标准的、已知的回波信号,散射计处理该信号后,获取系统参数并得到定标常数。校飞的实验结果验证回波模拟器对星载散射计地面测试和定标方法的可行性和准确性。     

基于HLA的SAR对抗数学仿真试验系统

为检验评估合成孔径雷达(SAR)对抗装备的作战效能,研发了基于HLA的SAR对抗数学仿真试验系统,主要用于开展相干视频信号的SAR对抗过程的建模仿真研究.在仿真战情驱动下,SAR场景模拟、平台、干扰、成像、视景仿真邦元以及在线评估邦元之间交互协同工作,既可以逼真的复现外场SAR实装对抗试验,又可以实现SAR对抗系统对作战对象的作战效能仿真与评估.系统突破了对抗仿真中大场景模拟、成像算法与关键对抗模型等关键技术,初步的仿真试验结果表明,系统设计合理;运行可靠;符合预期要求.     

空载SAR发展状况

空载SAR具有提供高分辨率成像的能力,这种能力不受气象条件和太阳照射的限制,其成像范围不受国界、地域和地理自然条件的限制,受到广泛重视,空载SAR经过20多年的发展,尽管数量有限,所提供的信息量却是巨大的,并被广泛应用,为人类提供了大量鲜为人知的信息,概述了空载SAR的用途及发展过程,说明空载SAR的现状和其主要性能,介绍正在发展中的空载SAR项目,分析空载SAR的发展趋势。     

Simulation Analysis and Application of SAR Target Motion Parameters based on EMD-RSPWVD Algorithm

When processing multi-component SAR moving target echo data by traditional time-frequency analysis method, there is serious cross-term influence and poor time-frequency clustering. A new time-frequency analysis algorithm named EMD-RSPWVD is proposed. It combines the improved Empirical Mode Decomposition (EMD) algorithm and Reassigned Smoothing Pseudo-Wigner-Ville Distribution (RSPWVD) algorithm. The improved EMD algorithm is used to decompose the multi-component SAR moving target echo signal into independent signal components. Then the time-frequency analysis of independent components which based on RSPWVD algorithm is performed to eliminate cross-terms and obtain high time-frequency resolution. Finally, simulated echo data and real echo data are used to analyze the performance of this algorithm for multi-component SAR motion echo data. The results show that the algorithm has good anti-noise ability, moving target detection ability and high-precision motion parameter estimation performance.     

基于EMD-RSPWVD算法的SAR目标运动参数仿真分析与应用研究

针对传统时频分析方法处理多分量SAR运动目标回波数据时出现的交叉项影响严重和时频聚集性差等问题,提出一种融合改进的经验模式分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）算法和重排平滑伪维格纳维尔分布（Reassigned Smoothing Pseudo-Wigner-Ville Distribution, RSPWVD）算法的新时频分析算法——EMD-RSPWVD算法。利用改进的EMD算法将多分量SAR动目标回波信号分解为彼此独立信号分量,然后对独立分量分别做基于RSPWVD算法的时频分析,以消除交叉项和获得高的时间—频率分辨率。分别利用模拟回波信号数据和真实回波信号数据,探究该算法对于多分量SAR运动回波数据的分析性能。结果表明,该算法具有良好的抗噪性和运动目标检测能力,以及高精度的运动参数估计性能。     

基于MATLAB/SIMULINK的海面回波模拟器仿真与分析

星载雷达高度计是一种重要的对海洋进行精确测量的主动式微波遥感器。因为高度计能够有效地测量卫星到海面的高度、海面有效波高和海面后向散射系数,它在海洋大地水准面研究和海洋应用研究的诸多方面得到了广泛的应用。海面回波模拟器能够接收和处理高度计信号,产生海面回波波谱来调制高度计信号,最后精确延时后发射回高度计,是在地面对高度计进行测试和定标的一种有效手段。由于功能的全面性,回波模拟器是一个复杂度不亚于高度计本身的系统,因此,对回波模拟器的分析和仿真对于指导它的设计、确定它的精度以及定标的效果有着重要意义。介绍了回波模拟器的结构,分析了海面回波波谱的产生原理并设计了回波模拟器的SIMULINK仿真模型,给出并分析了仿真结果。     

星载SAR船舶及尾迹探测技术研究

星载合成孔径雷达(SAR)对船舶探测作为一种受到普遍关注的获取船舶信息的有效手段,较之其它探测方法有着独特的优点。根据近年来星载SAR领域所取得的成果,对其探测船舶及其尾迹技术进行研究,以期获得较好检测船只及其尾迹的方法。     

分布式星载SAR-GMTI系统仿真

仿真是进行分布式星载SAR地面动目标检测(GMTI)研究的重要方式。对分布式星载SAR-GMTI的系统仿真进行了全面讨论,内容包括地杂波建模\,动目标建模\,回波仿真方法、信号处理流程和方法,搭建了一个完整的仿真系统,用实验结果验证了该系统的可靠性。     

Typhoon eye extraction with an automatic SAR image segmentation method

Spaceborne microwave synthetic aperture radar (SAR), with its high spatial resolution (10–100 m), large area coverage, and day/night imaging capability, has been used as an important tool for typhoon monitoring. Since the microwave signal can penetrate through clouds, SAR images reveal typhoon morphology at the sea surface. Within the region of a typhoon eye, wind speed and the associated sea surface roughness are usually low. Therefore, the typhoon eye can be well distinguished as dark areas in SAR images. However, automatic typhoon eye extraction from SAR images is hampered by SAR image speckle noise and other false-alarm dark features contained in an image. In this study, we propose an image processing approach to extract typhoon eyes from SAR images. The three-step image processing includes: (1) applying an extended non-local means image denoizing algorithm to reduce image speckle noise; (2) applying a top-hat transform to denoized imagery to enhance the contrast; and (3) using a labelled watershed to segment the typhoon eye. Experimental results from analysing three Environmental Satellite SAR typhoon images show that our approach provides fast and efficient SAR image segmentation for typhoon eye extraction. Typhoon eyes are segmented correctly, and their edges are well detected. Our experimental results are comparable to manually extracted typhoon eye information. Fine-tuning of this approach will provide an automatic tool for typhoon eye information extraction from SAR images.