基于电磁计算的三维模型SAR回波仿真

SAR回波信号模拟具有广泛的应用背景,传统回波信号仿真方法使用SAR或光学图像作为后向散射系数,将仿真场景/目标看成孤立的散射单元而忽略了电磁波的多次散射,不能精确地仿真场景/目标的电磁特性。文中利用三维建模技术对SAR目标精确建模,采用电磁计算中的弹跳射线法更加精确地计算三维模型的电磁散射特性,然后利用距离频域脉冲相干(RFPC)法仿真SAR回波信号。最后,通过点目标与坦克的仿真及成像,验证了该方法的合理性与可行性。     

主从模式编队卫星SAR压缩感知成像算法

为减轻主从模式编队卫星SAR对稀疏目标场景回波信号的采集与传输负担,提出了编队卫星SAR的回波信号稀疏方法。在研究编队卫星SAR回波信号特征的基础上,构建了编队卫星SAR距离向和方位向的稀疏基、测量矩阵和重构矩阵。针对主从模式编队卫星SAR与地面的数据传输特点,提出了低传输负荷下的主从模式编队卫星SAR压缩感知成像方法,并借助于正交匹配追踪算法 (Orthogonal Matching Pursuit,OMP) 对稀疏后的回波信号进行了恢复重构,获得了高质量的编队卫星SAR图像。仿真结果表明,针对稀疏目标场景,本文提出的压缩感知成像方法利用较少的回波数据便能重构出原始目标场景,实现了低负荷下的编队卫星SAR成像。      

机载SAR半实物快速回波模拟设计及实现

合成孔径雷达(SAR)回波模拟计算量大、用时长,快速的实现SAR回波模拟非常有利于SAR系统的研制。设计了一种基于FPGA的通用雷达快速回波模拟半实物平台;同时为了快速实现SAR回波模拟,改进了基于等效散射体回波模拟算法;考虑到算法的并行运算,优化了可编程逻辑器件(FPGA)硬件实现流程,实现了点目标和自然场景的SAR回波快速模拟并提供高精度的回波数据。实际应用结果表明,设计的通用SAR回波模拟平台能够依据不同的SAR仿真需求快速地模拟回波信号,满足对SAR系统评估测试要求。     

SAR图像动目标特性分析及仿真

SAR动目标特性及原始回波的仿真研究是SAR研究领域的一个热点。文中分析了运动目标参数以及波长和多普勒带宽对运动目标成像的影响,提出了一种分别使用RTPC方法和改进2D FFT方法仿真动目标和场景目标的SAR原始回波信号合成方法。经过对多波段和对应不同多普勒带宽的运动点目标进行仿真和成像,所得结果和理论分析相符,验证了理论分析的正确性。通过对合成目标的仿真和成像,点目标在背景中的位置符合预定要求,而且其中动目标参数对成像造成的影响符合理论分析,验证了该方法的有效性。     

地面车辆目标高质量SAR图像快速仿真方法

为满足基于模板的SAR地面车辆目标识别对海量高质量模板图像的工程应用需求,该文提出了一种基于射线追踪技术的SAR信号级高效仿真方法.该方法通过构建地面车辆目标SAR仿真场景物理模型并利用射线追踪方法准确模拟SAR探测过程中电磁波与场景中目标与环境的作用机理,实现对地面环境的宽带相干杂波、表面粗糙的复杂目标的宽带电磁散射以及地面-目标间耦合散射的快速计算,并通过SAR成像处理和图像相似度评估确认形成高质量SAR模板图像.数值结果验证了该文方法的准确性和高效性.      

地杂波背景下运动点目标的SAR成像算法

以理想面目标回波作为地杂波的近似，对面目标特征、面目标回波信号及其处理进行了分析，给出了以面目标为背景的运动点目标SAR成像算法，通过具体实例模拟仿真出独立运动点目标的SAR成像图和以面目标为背景的运动点目标SAR成像图。     

复杂目标地背景高频宽带建模仿真

提出了一种有效模拟电磁波在复杂目标与地背景之间多径传播的建模方法.应用多径回波模型模拟电磁波在地上静止目标与地表面间的多径传播,在现有高频区目标雷达散射截面计算方法的基础上,针对地面对电磁波的前向反射系数的影响,研究了复杂地面目标的雷达特征信号(包括一维距离像和二维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)像)的仿真方法.通过对比目标体直接散射及在考虑多径效应时的一维距离像、二维SAR像,分析了多径效应对地面目标宽带雷达回波的影响.通过仿真算例验证了所提方法的有效性.     

一种改善SAR对舰船目标成像质量的新方法研究

常规合成孔径雷达(SAR)成像技术适用于静止场景目标成像,在对海上舰船等运动目标成像时,由于目标存在自身转动分量,使得积累时间内回波多普勒频率不为常数,导致常规成像处理后,目标出现散焦、分辨力下降的现象.通过分析存在平动、转动分量目标回波的多普勒频率特征,可以把SAR对舰船目标成像问题转化为稀疏信号表示问题,利用信号重构回波散射系数实现二维成像.将基于贝叶斯学习的稀疏信号表示用在SAR对舰船目标成像上,采用该方法处理实测数据可获得较清晰的目标像,通过与传统方法的比较验证了该方法的有效性.     

利用目标模拟器产生SAR场景目标回波方法

介绍了一种利用目标模拟器产生合成孔径雷达(SAR)场景目标回波的方法.给定一幅原始灰度图像,依据一定算法生成基带I、Q数据并写入目标模拟器的FLASH存储区间,目标模拟器生成基带波形进而上变频到射频(RF)频段,模拟产生SAR的回波信号进入雷达接收机,经A/D变换后采用合适的算法成像.比较雷达成像和原始图像的质量可以直观、定性地评价雷达系统性能.类似于场景目标处理方法,点目标成像可以定量分析雷达系统性能.     

SAR回波数据仿真软件设计

合成孔径雷达具有全天时、全天候成像的优点,在遥感领域获得了越来越多的应用。SAR原始数据对于SAR信号处理和成像算法研究是必不可少的,但是真实数据的获取不方便且代价高,因此对于SAR原始回波数据的仿真成为研究热点。一般通过电磁仿真来模拟回波数据的计算量过大,效率较低。为了解决这一问题,文中在英伟达公司推出的光线跟踪开发工具包Optix基础上设计了一种应用于SAR大场景实时仿真的软件,即把计算机图形学中的光线跟踪技术应用到SAR回波仿真中,实现对三维复杂场景高效、精确的仿真。     

Squint Spotlight SAR Raw Signal Simulation in the Frequency Domain Using Optical Principles

Synthetic aperture radar (SAR) distributed target scene raw signal simulation is an important tool for the study and test of SAR systems and processing algorithms, mission planning, and inversion algorithm design. In this paper, the squint spotlight SAR scene model is evaluated to achieve spotlight SAR raw signals in the 2-D frequency domain and the precision of the model is analyzed. It is known that the range migration phenomenon in the time domain is explained as the coupling between the range and azimuth in the 2-D frequency domain. To realize the coupling relation in the 2-D frequency, interpolation may be needed. However, interpolation is a time-consuming manipulation. For efficiency, some signal processing methods are employed to couple the range and azimuth frequencies. Those tricks are derived from some optical principles, which give us some novel thoughts. Therefore, the efficiency of the simulator is highly improved, which facilitates its application to the verification and test of the real-time processor.      

Real extended scene and moving target multi-channel SAR raw signal simulation

A real extended scene and moving targets multi-channel Synthetic Aperture Radar （SAR） raw signal simulator accounting for Inertial Navigation System （INS） errors and antenna patterns is presented in this paper. INS errors are obtained by solving INS error differential equations with Runge-Kutta method. A high resolution SAR image is used to estimate the complex reflectance of real extended scene. Extended scene and moving target are simulated separately and then are superposed in time domain. The simulated multi-channel SAR data can be used for development of multi-channel SAR Ground Moving Target Indication （SAR-GMTI） and also can be used for development of SAR motion compensation.     

基于DCT的分块自适应量化算法及其用于SAR原始数据压缩

该文提出了一种基于离散余弦变换(DCT)和分块自适应量化相结合的SAR原始数据压缩算法。利用SAR原始数据满足局部平稳高斯随机过程的特点,通过将DCT系数进行重排,并对重排后的系数矩阵进行有效的量化比特分配和分块自适应量化,从而大幅度提高了量化增益。通过对真实SAR原始数据的压缩实验结果表明:该文算法与BAQ算法相比,以相对较低的运算复杂度增加,使图像域的压缩性能指标有了明显提高。     

星载SAR分布目标原始数据模拟研究

该文提出了一种星载SAR分布目标原始数据模拟的方法。以Kirchhoff近似及小平面单元理论为基础,讨论并给出了组成分布目标基本单元的小平面后向散射系数的计算方法。接着介绍了分布目标的回波模型,具体阐述了分布目标的原始数据形成方法。通过对原始数据成像处理后得到的图像进行分析,验证了此方法的有效性。     

基于混合域的SAR回波快速算法

该文提出了一种基于混合域的SAR回波快速算法。该算法利用空变的系统传递函数参与计算,沿距离时域积分计算回波信号2维频谱,从而实现了回波信号的精确仿真。复杂度和性能分析表明,该算法不仅能够在保证较高相位精度情况下有效提高回波仿真速度,而且在2维时域内易于添加运动误差模型。最后针对点阵和面目标进行了仿真,验证了算法的有效性。     

基于GPU的海面场景SAR回波仿真

通过计算机仿真海平面场景SAR回波间接得到SAR图像是当前SAR领域的研究热点。传统的基于CPU的仿真算法难以满足大场景,高实时性的海面回波生成需求,针对于此,提出了一种基于GPU的高性能海面场景SAR回波仿真方法。该方法采用基于时序的海面场景回波仿真模型,并且结合GPU通用计算平台,将算法的核心部分移植到GPU上进行并行计算。实验结果表明,该方法与传统算法相比在效率上有显著的提升,而且仿真得到的回波可以为后续的研究提供准确的仿真数据。     

星载SAR海面场景回波仿真

利用分形海面模型、Kirchhoff近似电磁散射模型和基于时序的动态场景回波仿真模型得到星载SAR海面场景回波.给出理想单色波海浪和分形海面回波仿真实例,回波成像结果符合倾斜调制、速度聚束调制和实际海面SAR图像的统计特性,表明该方法有效.仿真得到的回波数据可为星载SAR海面顺轨干涉(ATl-SAR)测洋流、海洋全极化探测、反演海谱等仿真研究提供源数据.     

时域合成带宽方法:一种0.1米分辨率SAR技术

随着机载SAR系统的分辨率要求提高到0.1米,超大带宽的实现成为系统设计的技术难题,基于综合chirp波形的合成带宽(synthetic bandwidth)技术是一种低价格的解决方法,它可以降低系统的瞬时带宽和采样率要求.本文深入分析基本接收模式和去斜率接收模式下的两种时域合成带宽方法,扩展了基本接收模式下的原有算法的应用条件,讨论了方法实现中的参数选择与执行细节等相关问题,并特别指出宽测绘带条件下的去斜率接收信号合成带宽的实现过程.为了进行算法的真实数据验证,基于对SAR回波数据的物理含义的理解,提出一种单载频SAR原始数据转换为步进载频SAR原始数据的方法.最后,对仿真数据和真实数据应用合成带宽技术进行处理,成像结果展示了方法的可行性.     

机载合成孔径雷达回波数据仿真研究

机载SAR回波数据是机载SAR信号处理的基础,但靠挂飞实验得到的数据价格昂贵且不灵活,也无法分析载机平台运动变化或雷达参数变化对整个SAR系统的影响.针对这一点,本文叙述了回波数据模拟的点目标理论模型并提出了二维SAR回波数据模拟的方法,给出了模拟实验的结果.并举出了这种回波数据模拟的一种应用,既通过点目标模型观察载机加速度误差对成像质量的影响.     

机载干涉SAR/ISAR对地面慢速目标成像研究

该文研究用机载干涉SAR/ISAR技术对地面慢速目标成像,该技术利用SAR成像的距离和横向距离高分辨率,以及干涉仪的空域对消,实现杂波抑制,提高信杂比。动目标的真实方位由相位比较干涉仪测定。进而用ISAR处理得到慢速目标的高分辨图像。文中详细讨论了机载干涉SAR/ISAR系统框图和工作原理,并导出了该系统中SAR、干涉仪空域对消和测向以及ISAR处理的定量关系式。理论分析和初步计算机仿真证明了这项技术的正确性。