基于机器学习的阵列层析SAR建筑物目标提取方法

阵列层析SAR通过交轨向布置多个不同高度天线、方位向合成孔径和斜距向大带宽信号，具备三维成像能力，单次航过即可实现观测区域的三维点云获取。受限于阵元数目和基线长度，高程向分辨率较低，同时建筑物区域存在叠掩，在三维重建过程中提取建筑物目标特征效率较低。针对这个问题，该文提出了一种基于机器学习的建筑物目标识别和提取算法，通过基于多元线性回归的点云分割、基于梯度算子的边缘提取和基于聚类分析的建筑物分区重建，进行建筑物立面、顶面和地面的提取，能够得到较好的立面与地面相交的脚印信息，大大提高了特征提取效率。通过国内首次机载阵列层析SAR实验数据处理结果，验证了该方法的有效性。      

一种基于Whitt算法的SAR极化定标改进方法

深入研究了Whitt等提出的基于人造点目标的极化定标算法（Whitt算法）,发现并证明了Whitt算法中对特征值对应次序的判断条件在某些情况下不成立,且分析了特征值次序对应关系错误对失真矩阵求解结果造成的影响。在此基础上,提出了新的判断条件和解决方法,对Whitt算法进行了改进。利用中国科学院电子学研究所研制的一部机载PolSAR系统进行了极化外定标实验验证,结果表明利用该改进算法进行极化定标参数求解具有更好的有效性和稳健性。     

一种基于PCIE总线的改进分散集聚DMA的设计

随着雷达数据记录回放系统对数据传输速率的要求越来越高,提出了一种基于外设部件高速互连标准(PCIE)总线的多通道分散集聚DMA的改进方法。针对现有分散集聚DMA获取、更新描述符需要DMA控制器与驱动频繁握手的不足,提出了一种通过集中传输DMA描述符链表给FPGA的方法,基于该方法设计了一种改进的DMA控制器,实现了雷达数据的连续传输,并能够与雷达信号处理系统配合,实现雷达数据的流水传输与处理。该设计具有良好的稳定性,实际测试的数据传输速率最高能达到1500 MB/s,能够满足雷达数据的高速传输。     

一种基于图像差值的跑道异物检测算法

机场跑道异物的存在给机场造成了很大的安全隐患,快速精确地检测跑道异物具有现实意义。当雷达作用距离比较短时,异物反射强度随距离的变化非常剧烈。针对这一问题,基于图像差值提出一种跑道异物检测算法。该方法首先根据异物灰度值的分布特征对异物幅值进行分块校正,然后运用局部阈值的方法对跑道差值图进行分割,最后通过图像分块和目标合并实现对异物的定位。实测雷达数据处理结果验证了该方法的有效性和实时性。     

融合失配处理和LMS滤波的雷达通信一体化OFDM信号距离旁瓣抑制技术

随着5G乃至未来6G无线通信技术的发展,无线通信设备数量呈现爆炸式增长趋势。与之矛盾的是,电磁频谱环境日趋拥堵,接近枯竭的传统通信频段已无法满足激增的业务需求。在此背景下,面向雷达与通信的频谱共享的一体化信号引起了工业界和学术界的极大关注。然而,在匹配滤波框架下,一体化信号无法兼顾雷达和通信性能。通信信息势必会在雷达模糊函数中产生高旁瓣和伪峰。为此,部分学者基于正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）共享信号,提出将高旁瓣和伪峰外推至雷达观测窗口外的失配处理方法,用以兼顾雷达模糊性能。然而,该方法会产生信噪比损失,且信噪比损失随观测窗口增大而增大。鉴于此,本文提出融合失配处理和最小均方（Least Mean Square, LMS）滤波的算法。通过LMS和失配处理的深度融合,可突破信噪比损失与观测窗口宽度之间的约束,进而能在不减小观测范围的条件下降低信噪比损失,或在相同信噪比损失下大幅提升观测范围。      

基于查表法的快速求浮点数平方根方法

在基于浮点DSP的实时运算中,求平方根算法占用了大量的运算时间,成为运算中的瓶颈之一.本文提出一种基于二进制浮点数结构和查表法结合的快速求浮点数平方根方法.理论分析了浮点数平方根和浮点数本身的关系,结合了二进制浮点数结构和查表方式,使求平方根方法只需要移位,加法和查表等简单计算步骤,具有精度高,速度快等优点.把该方法同C语言标准函数库比较,计算时间可降低70%.     

灾害遥感中SAR三维成像技术的研究与应用

随着遥感技术的发展及防灾减灾救灾经验的积累,中国在灾害遥感研究与应用服务上取得了丰硕的成果。总结了我国灾害遥感技术的发展,从数据获取方式和成像方法2方面阐述了合成孔径雷达(SAR)三维成像技术的研究情况,重点介绍了国内外SAR三维成像技术在灾害遥感中的应用现状及潜力。将SAR三维成像技术广泛用于灾害遥感还需要在系统设计、成像分辨力提升、观测场景建模及可视化、灾害系统理论及灾害遥感信息融合等方面进行重点研究。     

基于高亮模型匹配的SAR建筑物高度反演方法

针对高分辨率SAR图像中的建筑物高度提取问题,提出了一种基于高亮模型匹配的建筑物高度反演方法。通过对建筑物的成像特征进行分析构建出高亮特征模型,建立模型与SAR图像之间的匹配度函数,运用多种群遗传算法对匹配度函数进行优化搜索出最优的高度参数。基于模拟和实测SAR图像的实验结果表明该算法可以用于SAR图像建筑物高度反演,并具有较高的反演精度。     

合成孔径雷达三维成像——从层析、阵列到微波视觉

合成孔径雷达3维成像技术可以消除目标和地形在2维图像上产生的严重混叠,显著提升目标识别和3维建模能力,已经成为当前SAR发展的重要趋势。合成孔径雷达3维成像技术经过了数十年的发展,已提出多种技术体制。该文系统性回顾了SAR 3维成像技术领域的发展过程,深入分析了现有SAR 3维成像技术的特点;指出了SAR回波及图像中蕴含的未被现有技术利用的3维信息,提出“合成孔径雷达微波视觉3维成像”的新概念和新思路,将SAR成像方法与微波散射机制和图像视觉语义有机融合,形成SAR微波视觉3维成像理论与方法,实现高效能、低成本的SAR 3维成像。该文重点阐述了SAR微波视觉3维成像的概念、目标和关键科学问题,并给出了初步的技术途径,为SAR 3维成像提供了新的技术思路。      

电小天线匹配网络中负阻抗变换器的研究

根据非福斯特电路的负阻抗变换特性,研究了有源宽带匹配网络。采用晶体管设计负阻抗变换器,结合传输矩阵对网络电路进行了分析。通过仿真和实验实现了在10~100 MHz的负电抗变换。结果表明,该电路20~60MHz转换效率大于90%,测试结果与模拟结果基本一致,验证了负阻抗变换器的可行性和有效性。利用该电路结构能够对电小天线进行宽带匹配,提高天线的工作带宽和辐射性能。