调频连续波SAR信号分析与成像研究

针对调频连续波SAR与脉冲式SAR工作体制的不同,从而带来不同的回波表现形式,该文对调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了信号的特征,揭示了平台的连续运动在距离向产生一个多普勒频移的特性,将去斜接收体制固有的残余视频相位分离成卷积的形式,并在频域完成补偿,给出了适宜于连续波SAR成像处理的改进频率变标算法,相对于原有的频率变标算法,几乎没有增加额外的运算量.最后通过点目标仿真验证了该文分析的正确性和所提算法的有效性.     

基于稀疏线性调频步进信号的ISAR成像

线性调频步进信号在简化雷达系统设计的同时,也存在对高速运动目标易出现Doppler模糊的问题,因此研究如何提高其等效的重复频率具有重要意义.由于ISAR目标的后向散射场具有较强的稀疏性,即大部分能量仅由少数散射中心贡献,所以本文基于稀疏信号表示理论,通过对目标回波模型的分析,提出了一种基于稀疏步进频率信号的逆合成孔径雷达成像方法.该方法通过随机地选择线性调频步进信号的部分子脉冲进行发射,然后使用稀疏信号分解的方法对目标图像进行重建以得到目标的二维高分辨图像.该方法以计算资源为代价,能够有效地去除方位Doppler模糊,同时还能够压低旁瓣并得到超分辨的图像.仿真和实测数据处理结果验证了本文方法的有效性.     

双重认证的变换域图像半脆弱数字水印算法

提出了一种DCT域与DWT域相结合的双重认证图像半脆弱数字水印算法，定义了一个小波系数量化函数以实现水印的嵌入与提取，根据图像局部特性，该量化函数可动态地进行调整；同时设计了三个混沌密钥，结合DCT域定义水印及其嵌入位置．实验表明，该算法在保持对常见的JPEG压缩稳健的同时，能有效地区分偶然失真与恶意篡改。     

基于DDR2 SDRAM的SAR成像转置存储器的FPGA实现

转置存储器(CTM)是合成孔径雷达(SAR)实时处理器的一个重要组成部分,本文提出了在基于FPGA和DDR2 SDRAM的实时成像系统中CTM的设计方法,详述了其功能和设计思想,并使用ALTERA的EP2S60F1020C5 FPGA和SAMSUNG的M378T6553CZ3 DDR2 SDRAM进行了实现和验证,同时给出了设计与实现中应注意的若干问题.     

STTFD的特性分析及其在线性调频信号 参数估计中的应用

 精确地估计线性调频(LFM)信号的中心频率和调频率值,在雷达信号处理中有着十分重要的作用.WVD变换具有估计线性调频信号的中心频率和调频率特性,但当存在多个线性调频分量时,交叉项会严重影响线性调频信号中心频率和调频率的估计.针对这一问题,本文提出了基于STTFD(时频分布尺度变换)的线性调频信号参数估计的方法,即在时频平面内对信号进行尺度变换,去除信号瞬时时间和相关函数延迟量的耦合,使线性调频信号的频率随时间变化呈线性分布变为不随时间变化的常数分布,再通过在时频平面内沿时间轴做FFT积累所得到的信号峰值位置来估计信号的中心频率和调频率参数值,并且对STFD的特性以及相关函数延迟量和尺度变换常数对STTFD的影响进行了详细的分析.在本文最后,通过仿真数据验证了STTFD的特性及其精确估计线性调频信号参数的有效性.     

基于PCI Express总线的R-D算法实时成像系统设计

距离-多普勒(R-D)算法是一种常用的SAR成像算法,具有数据量大、存储量大等特点,而传统的实时成像系统由于采用PCI总线使得数据传输速率难以提高,从而限制了成像算法的实现。这里设计了一种新型的雷达成像实时处理系统,该系统利用最新的PCI Express总线代替PCI总线,采用了MicroTCA架构,具有极强的运算能力和良好的通信能力,同时具备了数据采集与大容量存储的能力,特别适合于复杂的实时成像雷达信号处理。     

一种高效的非均匀转动目标成像方法

在逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,目标的非均匀转动会造成图像的严重散焦.针对这一问题,提出一种高效的成像方法.该方法首先对同一距离单元的方位向回波数据进行时频分析,接着根据目标转速与尺度变换因子的对应关系,用不同尺度因子对中心时刻的频率分布进行尺度变换构造出参考信号,通过求解各个时刻的频率分布与参考信号的相关系数,估计出目标的旋转速度变化情况,然后沿方位向进行重采样以补偿目标旋转速度变化的影响,最后进行成像处理得到聚焦良好的目标图像.该算法对每个时刻目标转动速度的变化都进行了精确的估计和补偿,因此它适用于转动速度任意变化的情况.另外,该算法需要的计算量较少,适用于实时处理.仿真和实测数据的处理结果验证了该方法的有效性.     

基于FPGA实现实时SAR成像系统设计

根据合成孔径雷达(SAR)成像基本原理,结合当前基于现场可编程门阵列(FPGA)实现数字信号处理的能力,本文对SAR成像系统的FPGA实现方法做了深入探究.该系统设计将SAR成像算法映射到FPGA中进行实现,结合重新时序分布、展开与合并等算法实现技术,同时注重流水线、并行处理等基本设计技巧,极大地提高了SAR成像系统的运算精度和运算速度.通过仿真验证,设计的系统具有实时高性能的特点,可以很好地满足空载实时SAR成像要求.     

微型SAR的数字下变频设计

在微型SAR实时成像样机的设计中,对雷达回波在中频进行采样,然后采用数字下变频技术实现正交解调,可以减少系统的复杂性,提高雷达的数字化程度和性能。该文针对微型SAR方案中数字下变频设计中的难点,即采样频率高达2 Gsps,带宽900 MHz,实时处理的难度很大,根据具体设计参数优化了数字下变频的实现结构,重点比较了并行FIR滤波器和快行FIR滤波器的差别,然后在FPGA中编程实现了数字下变频模块,给出资源占用情况、运行速度和量化噪声影响,最后给出在微型SAR技术项目中的实际应用结果,理想的成像结果表明了该设计的正确性。