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。     

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。     

实时SAR成像系统矩阵原位转置的实现

在合成孔径雷达成像处理系统中,矩阵转置已成为影响系统实时性的重要因素.为提高矩阵转置效率,提出一种用于快速矩阵原位转置的方案,基于现场可编程门阵列和同步动态随机存储器(SDRAM)实现该方案.系统测试结果表明,读写平均效率达到SDRAM峰值带宽的64％,验证了该方法可有效提高矩阵转置的总体效率.     

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。     

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。     

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.     

合成孔径雷达(SAR)实时成像仿真研究

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。该文在分析SAR成像仿真机理的基础亡，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。该方法在建立场景模型的基础卜，利fEH场景纹理材料的物理属性数据及雷达参数计算雷达散射截面（RCS），再把RCS值输入一个能模拟雷达真实设备的传感器模型，就得到SAR实时仿真图像。为了满足SAR成像仿真的需求，对Vega软件中的纹理材料数据库文件进行了修改，建立了新的纹理材料数据库文件。仿真结果表明新方法能较好地满足SAR实时成像仿真需求，有助于促进SAR成像实时仿真技术的发展。     

《计算机研究与发展》2003年(第40卷)总目次

第一期一种实时自适应滤波的方法和在SAR方位向预处理中的应用邵　洁　陈冰冰　姚　萍　王贞松 (1)………………………实时SAR成像系统中矩阵转置的设计和实现谢应科　张　涛　韩承德 (6 )……………………………………………………机载SAR实时成像系统自聚焦方法研究韩冀中　韩承德　王贞松 (12 )…………………………………………………………无数据转置的并行SAR成像的研究和实现莫志锋　韩冀中　王贞松　韩承德 (19)……………………………………………机载SAR实时成像系统中的数据可视化研究王　　章立生　王宏安　王贞松　韩…     

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。     

基于行列特征复融合的人脸识别

针对基于行列投影特征融合的二维线性判别分析中存在的问题,提出一种行列特征复融合的人脸识别算法。通过二维线性判别分析获得行和列的特征矩阵融合成一个复特征矩阵,从复特征矩阵重提取最具分类能力的系数组成特征向量。利用AT&T和AR人脸数据库对该算法进行性能测试,结果表明该算法具有较高的识别率。     

地球同步轨道SAR快速BP成像算法

地球同步轨道合成孔径雷达（Geosynchronous Synthetic Aperture Radar，GEO SAR）轨道高，合成孔径长，采用局部近似处理的后向投影算法（Local Back Projection，LBP）不再适用。结合传统LBP算法原理，构建了基于LBP的GEO SAR相位误差模型，提出了适用于GEO SAR的LBP成像处理方法。仿真结果表明改进后的LBP算法在保证成像质量与传统BP算法基本相近的同时，将计算效率提升了75倍。     

SoC实时信号处理系统中的存储系统设计

在实时信号处理系统中,常常需要对原始数据以及中间处理数据以行或列交错的形式进行访问,使用通用的DDRSDRAM系统难以满足系统的实时要求。在基于SoC（System on Chip）技术的实时信号处理系统中,设计了具有全新体系结构的存储系统,新的存储系统的访存效率达到一般的DDRSDRAM的2～3倍左右。     

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。     

IDL并行计算技术在SAR风场反演中应用

SAR影像反演海面风场需要对反演模型进行迭代求解,难以满足近实时预报的需求。利用IDL并行计算技术在多核计算机实现SAR风场反演。基于IDL程序设计特点,分析IDL桥并行计算程序设计方法,根据SAR风场反演流程,提出基于IDL桥对象构建的风场反演并行计算算法,验证了其实用性。结果表明,基于IDL桥对象构建的并行计算算法提高了计算效率,为其他数据快速处理提供了解决方案。     

Sparse microwave imaging:Principles and applications

This paper provides principles and applications of the sparse microwave imaging theory and technology.Synthetic aperture radar(SAR) is an important method of modern remote sensing.During decades microwave imaging technology has achieved remarkable progress in the system performance of microwave imaging technology,and at the same time encountered increasing complexity in system implementation.The sparse microwave imaging introduces the sparse signal processing theory to radar imaging to obtain new theory,new system and new methodology of microwave imaging.Based on classical SAR imaging model and fundamental theories of sparse signal processing,we can derive the model of sparse microwave imaging,which is a sparse measurement and recovery problem and can be solved with various algorithms.There exist several fundamental points that must be considered in the efforts of applying sparse signal processing to radar imaging,including sparse representation,measurement matrix construction,unambiguity reconstruction and performance evaluation.Based on these considerations,the sparse signal processing could be successfully applied to radar imaging,and achieve benefits in several aspects,including improvement of image quality,reduction of data amount for sparse scene and enhancement of system performance.The sparse signal processing has also been applied in several specific radar imaging applications.     

基于二维检索的投影矩阵算法

传统的投影矩阵算法复杂度较高,计算效率低。为此,提出一种基于二维检索的投影矩阵算法。采用类似于矩阵中各元素位置的表示方式,分别用行和列2个维度定位一个投影矩阵的元素,行和列计算较为简单,能够同时进行,从而提高计算效率。运用GATE仿真软件进行图像重建实验,结果表明,与经典的Siddon算法相比,该算法的运算时间可提高6倍以上,并且能够保证重建图像的质量。     

面向列的内存访问研究综述

在大规模、数据量密集的特定应用场景下,以行存储访问数据的方式弊端日益凸显,逐渐不能满足数据高速访问的性能需求,数据亟需更加高效的传输和处理方式.因此,拓展新的内存访问方式,并且同时兼容行、列方向的访问对提升访问效率、降低整体功耗、节省内存空间有着重要意义.本文围绕动态随机存储和非易失性存储两个方面来详细介绍实现列方向的内存访问方式,重点分析了存储单元的结构设计以及实现列向存储访问过程.最后,对内存两种不同访问方式进行了比较和总结,并且对行列访问的内存数据库、数据挖掘、数据加密算法、实时系统的应用场景进行了展望.     

一种有效的SAR图像目标识别方法

SAR图像目标识别是SAR图像应用中非常重要的环节,但由于SAR图像中相干斑噪声的存在,使得传统方法不能很好地对SAR图像进行分类识别。结合不变矩特征提取和支持向量机分类方法的优势,提出了一种有效的SAR图像目标识别方法,采用该方法对含有飞机和坦克目标的SAR图像进行了目标识别实验,取得了较好的识别效果。     

COSMO雷达数据在多云多雾地区土地变化监测研究

近年来新型成像雷达遥感(极化、干涉)及数据处理技术的发展,SAR遥感影像上获得的地表信息越来越多,如何利用雷达信息探测土地变化成为研究的新课题。但是雷达影像不同于光学影像,目前雷达数据解译仍存在着一些困难。本文主要针对多云多雾地区雷达数据土地变化监测,以四川成都地区COSMO数据为例,利用雷达相干影像,后向散射强度,强度比值影像,提出一种新的雷达处理手段,减少了雷达数据土地变化监测的工作量,提高工作效率。