SAR大斜视RMA快速成像算法研究

在快速成像问题的研究中,针对常规距离徙动算法RMA中STOLT插值引起的高计算开销、效率低,不能有效进行快速成像的问题,提出了一种将非均匀傅立叶变换NUFFT和RMA相结合大斜视快速成像算法.通过详细分析大斜视SAR回波信号的时频特性,介绍了NUFFT算法原理以及实现步骤.再采用NUFFT代替STOLT插值和距离向IFFT,实现频域非均匀的格点向时域均匀格点变换.仿真结果表明改进后算法具有较高精度,同时兼顾了效率,满足大斜视SAR成像要求,并且为SAR成像算法中非均匀时频变换提供了一条新途径.     

基于R-D算法的合成孔径声纳插值方法比较

合成孔径声纳（SAS）中由于基阵相对目标的运动导致回波空间产生了距离徙动,距离徙动的出现将会较大地影响最终声纳的成像质量,目前主要采用插值的方法进行矫正。该文基于SAS中的距离一多普勒（R—D）算法,讨论了距离徙动的成因及矫正思想,详细介绍了几种用于徙动矫正的经典插值方法,并给出了其在SAS成像中的应用表达式,对其性能进行了比较。最后对点目标进行了仿真成像,给出了矫正前后的目标图像,并对不同插值方法的成像质量及运算量进行了分析比较。分析结果表明,这几种插值方法都改善了成像的质量,但拉格朗日法和香农法在改善图像方位向性能上更有优势,可在实际中应用。     

ISAR成像中PFA算法在MTRC中的应用

逆合成孔径雷达(ISAR)转台成像中散射点越距离单元徙动(MTRC)时有发生.在小目标远场情况下,极坐标格式算法(PFA)能够基本消除MTRC,这种算法需要在空间频域进行从极坐标分布到直角坐标分布的二维插值.文中就如何运用PFA算法解决MTRC问题进行了较深入地分析,在距离向给出滤波插值法,并提出了新的补域插值法,方位向则运用斜线投影方法,最终将扇形区域转换为矩形区域.仿真结果表明,此算法比线性距离-多普勒(R-D)算法能更有效的处理MTRC现象;在距离向插值中将滤波法与补域法做了比较,后者计算速度更快.     

匀速运动目标的聚束SAR成像特征分析

运动目标的合成孔径雷达(SAR)成像特征是SAR/GMTI系统中进行运动目标检测和成像的基础.以往研究都是在两维可分离条带SAR成像算法条件下讨论目标运动对成像的影响,而很少考虑高分辨聚束SAR成像算法处理后运动目标的成像特征.本文推导了两种典型高分辨聚束SAR成像算法(RMA和PFA)处理后的动目标误差谱表达式,并在此基础上从目标几何定位误差、残留距离徙动和散焦等方面给出了完整的聚束SAR运动目标响应特征分析.最后通过仿真数据处理验证了分析结果.     

合成孔径声纳频率变标成像算法

对小距离幅宽场景成像时,可以采用解线频调技术降低回波信号的带宽,从而降低距离向的采样率.线频调变标算法要求回波信号在距离向是线性调频的,因此无法直接处理这一数据形式.文中采用频率变标(FS)算法对解线频调后的回波信号进行处理,应用频率变标技术,在消除回波信号剩余视频相位项的同时校正距离徙动,整个成像过程不需要插值处理.最后用该算法处理了合成孔径声纳斜侧视工作模式下的仿真点目标的解线频调回波数据,得到了良好的成像结果.     

改进的斜视机载合成孔径雷达RD成像算法

距离一多普勒算法是合成孔径雷达成像处理中最常用的方法之一,通过在距离一多普勒域中插值来校正距离徙动.研究了机载合成孔径雷达在小斜视角下的成像算法,给出了机载斜视SAR的空间几何模型和回波信号特点.提出了改进的RD算法进行距离走动的校正,避免了插值运算,从而降低了计算复杂度.方法能满足小斜视角下的机载SAR成像处理,并进行了计算机仿真.理论分析和仿真结果表明:改进的RD算法是有效的,在峰值旁瓣比和积分旁瓣比几乎不变的情况下成像时间缩短了近3倍.     

基于四阶传递函数大斜视角SAR成像算法

针对研究SAR大斜视工作时,为增加天线实时侦察效果,对低阶ETF(Exact transfor function)算法处理方位向相位的近似误差进行改进,在传统ETF成像算法基础上研究了四阶传递函数算法.采用四阶距离模型,分析了距离向聚焦深度为分块数据处理提供了依据,同时在距离多普勒域对非参考距离处目标进行了相位补偿.通过场景目标仿真对算法有效性进行了验证.仿真结果表明,算法可有效补偿大斜视角时方位向近似误差,提高了精度,满足大斜视时成像要求,同时避免插值处理,计算量小.便于实时成像.     

改进的图像自适应梯度插值

传统的图像插值算法存在边缘模糊和边缘锯齿,已有改进算法改善了插值图像质量,但存在斜边缘锯齿或局部扭曲变形等问题。为解决上述问题,提出了改进的图像自适应梯度插值。该方法首先根据图像的局部不对称性和局部梯度特征在1维方向上修正插值点空间距离,并将1维修正结果合并到2维空间,然后将修正的空间距离应用到传统的插值算法中。实验结果表明,该方法改善了插值图像的峰值信噪比,有效保护了图像在各个方向上的边缘信息。     

基于地理信息系统的空间插值算法研究

本文根据"北海区环境预报信息集成系统"对于ArcGis Engine中常用空间插值算法进行研究,主要研究了反距离加权插值算法、克里金插值算法、样条函数插值算法,并对反距离加权插值算法进行了改进,在本系统中利用该算法进行插值计算。研究各个算法的实现原理及各个算法的有缺点。经研究发现:应用Kriging插值算法的插值效果较好,IDW插值算法简单、易于实现,Spline算法计算量小,可以产生平滑的曲线。     

斜视SAR分数阶距离多普勒成像算法

针对传统距离多普勒(RD)算法在斜视合成孔径雷达(SAR)成像时运算量不足和边缘存在干扰的问题,将传统的RD算法中的匹配滤波用分数阶Fourier变换替代,提出基于分数阶Fourier变换SAR斜视距离多普勒成像(FrRD)算法。理论分析斜视SAR回波信号分数阶Fourier变换域模型,徙动校正在距离分数阶Fourier域方位频域完成,给出FrRD算法仿真流程。仿真结果表明,与传统RD算法相比,FrRD算法成像副瓣更低,成像边界更加清晰,成像时间缩短近一半。     

Moving-in-pulse duration model-based target integration method for HSV-borne high-resolution radar

Hypersonic vehicles (HSVs) offer great advantages over airplanes and satellites, owing to their hypersonic speeds and flexible trajectories. However, HSV-borne radar may suffer from performance degradation if traditional target integration methods with stop-and-go (SAG) approximation are applied; this is especially true for high resolution radar and applications that utilize long-time coherent integration. In this paper, we consider the effects of moving-in-pulse duration (MPD) to derive an HSV-borne radar signal model without SAG approximation by specifically characterizing platform motion during the transmission and reception of a pulse. An explicit formula for wavenumber domain echo is derived using the 2-D joint stationary phase method. To mitigate the pulse-dependent echo distortion induced by the MPD effect, a target integration method based on the omega-K algorithm is proposed; this method employs revised filters for bulk focusing and revised Stolt interpolation for differential focusing to improve the overall focusing quality. The paper discusses the ambiguity functions of in-range MPD echo models, and describes the performance metrics for the integration results in both dimensions, including impulse response width (IRW), peak sidelobe ratio (PSLR), and integrated sidelobe ratio (ISLR). Simulation results have verified the effectiveness of the proposed method in MPD circumstances.     

An implementation and evaluation of the MPI 3.0 one‐sided communication interface

The Message Passing Interface (MPI) 3.0 standard includes a significant revision to MPI's remote memory access (RMA) interface, which provides support for one‐sided communication. MPI‐3 RMA is expected to greatly enhance the usability and performance of MPI RMA. We present the first complete implementation of MPI‐3 RMA and document implementation techniques and performance optimization opportunities enabled by the new interface. Our implementation targets messaging‐based networks and is publicly available in the latest release of the MPICH MPI implementation. Using this implementation, we explore the performance impact of new MPI‐3 functionality and semantics. Results indicate that the MPI‐3 RMA interface provides significant advantages over the MPI‐2 interface by enabling increased communication concurrency through relaxed semantics in the interface and additional routines that provide new window types, synchronization modes, and atomic operations. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于FPGA的高速高质量图像旋转

为了进行高质量、高速的图像旋转变换 ,通过对传统图像旋转矩阵的分解 ,将图像在二维空间中的旋转运算分解成为三次一维空间内的平移运算 ,从而将用于图像旋转运算的二维插值运算简化为在一维空间中进行的一维插值运算。为了保证图像旋转后的质量 ,采用 3阶 B-样条对每次平移后像素点的灰度值进行插值运算 ,并提出了一种基于 IIR和 FIR数字滤波器的 3阶 B-样条插值法的高速实现方案 ;最后针对 2 5 6灰度级 ,2 5 6× 2 5 6像素的图像设计出一种基于 FPGA的高速、高质量的硬件图像旋转及显示系统     

CNC系统中NURBS曲线插补及相关算法研究

为提高计算机数字控制（CNC）系统的轮廓控制精度,需解决系统控制软件样条直接输出的问题。基于Taylor公式得到了非均匀有理B样条（NURBS）曲线上两个相邻插补点参数间的递推关系。对于NURBS曲线插补过程中需要频繁计算的B样条基函数及其任意阶导数提出了一种分块矩阵连乘积形式的统一计算方法。应用数值计算方法解决了插补过程中曲线长度等的相关计算问题。实例运算表明所提出的方法可以应用到实际CNC系统中。     

最佳非等距线性插值算法在热敏电阻测温中的应用

详细介绍了最佳非等距插值算法在热敏电阻测系统中的应用,给出了实现仿真的计算公式和有效数据。这种算法的运用,可以简化计算,提高运算速度。相对于等距离线性插值算法,最佳非等距线性插值算法可以有效降低插值表的数据存储空间。     

薄板样条函数在空间数据插值中的应用

薄板样条函数是空间数据插值中一种重要的方法,介绍了该方法的基本原理,并以珠江河道地形数据为例,借助地理信息系统的二次开发功能,将薄板样条函数应用于空间插值,通过与测试样本点以及克里金插值在最大值、标准误等方面的比较分析,证明薄板样条函数是一种有效的空间数据插值方法。     

An adaptive real-time NURBS curve interpolation for 4-axis polishing machine tool

The non-uniform rational B-spine (NURBS) curve interpolation is a key technology of the advanced computer numerical control (CNC) system. NURBS curve interpolation can realize a high-speed and high-precision machining, and it can also avoid some inevitable deficiencies of the linear and circular interpolation functions which are generally used in traditional NC system. Before the interpolation, some calculation tasks are finished, which will decrease the amount of calculation during interpolation and increase the interpolation efficiency. Further, an adaptive NURBS curve interpolation with real-time and flexible S-shaped curve acceleration/deceleration (ACC/DEC) control method is added to the interpolation algorithms. The NC machining simulation conducted with the MATLAB software and the NURBS curve interpolation experiments performed on the 4-axis polishing machine tool demonstrate the validity and correctness of the adaptive real-time NURBS curve interpolation algorithm in the CNC system.     

基于区域特征距离加权的三维地形建模方法

为了提高三维虚拟场景中三维地形真实感效果,提出了基于区域特征的距离加权的三维地形建模方法。首先,根据采样点数据的高程值对采样点数据进行分类,建立分类数据与插值点数量映射关系;然后,结合Diamond-square细分法求取插值点坐标数据,求得距离加权因子;最后,通过判断插值点的区域特征建立距离加权计算方程,以保证插值点间的平滑性和连贯性。理论分析和仿真结果表明,与传统地形建模方法相比,该方法能够提高三维地形的真实感,同时地形绘制速度提高20%。     

基于FPGA动态可重构的高速、高质量的图像放大

为了能高速、高质量地进行图像放大，提出了一种以硬件方法完成高阶图像插值运算来实现图像放大的新方法。该方法为了保证图像放大后的质量，采用了3次B-样条来对图像放大后的像素点灰度值进行插值运算，并提出一种基于IIR和FIR数字滤波器的3次B-样条插值法的高速实现方案。另外，为了能在系统中实现不同倍数图像放大，系统中还引入了基于FPGA的动态可重构技术，即通过实时地改变FPGA的配置，以实现不同的算法。同时还针对256灰度级图像设计出一种基于FPGA的高速、高质量的硬件图像放大及显示系统。