冲激脉冲合成孔径雷达反向投影成像算法

在分析冲激信号成像特点的基础上，说明了线阵模型是解释冲激ＳＡＲ成像过程的有效方法，给出反向投影成像算法。阐述了反向投影法的基本原理，并给出了计算机仿真结果，验证了反向投影法的有效性，正确性。     

基于GPU的后向投影SAR成像算法

后向投影(BP)是一种精确的时域合成孔径雷达(SAR)成像算法,但是其巨大的运算量很难满足实时成像的要求,图形处理器(GPU)具有强大的浮点运算和高度的并行处理能力,为BP算法的实时成像提供了一个很好的平台。提出基于GPU的并行化BP算法,利用了四种优化方法对并行化BP算法进行加速,并且针对共享存储器的bank冲突问题提出了相应的解决方法,减少了共享存储器访问时间。最后给出仿真数据的成像结果,结果表明,与传统的基于CPU单线程的BP算法相比,成像速度可达到70倍以上的提升。     

后向投影成像算法的GPU优化方法研究

合成孔径雷达(SAR)成像算法能够通过图形处理器(GPU)加速来实现处理速度的显著提升。针对后向投影(BP)成像算法的GPU加速,分析了BP算法的并行化和并行处理方法,提出了一种适合GPU加速的BP成像方案;通过研究GPU设计中的多流异步执行技术、数据传输模式和计算速度与精度,进一步提出一种针对BP成像的GPU优化成像方案。通过仿真数据和实测数据在Tesla C2075上的测试结果表明,与GPU非优化方案的实现相比,该方案有了近一倍的速度提升。     

直角坐标多级后投影聚束SAR成像算法

在局部极坐标系下,快速多级后向投影算法(FFBPA)可以以较低的采样率对子孔径成像,但在不同局部极坐标系之间需大量的2维图像域插值实现图像融合。相比极坐标系,图像融合在直角坐标系下更容易实现。但在直角坐标系下进行子孔径成像的奈奎斯特采样率较高,这将影响直角坐标系下的成像效率。该文针对此问题提出一种谱压缩技术,通过对距离时域和距离频域两次补偿,大幅压缩了直角坐标系下子孔径成像的方位谱宽度。该文算法具有堪比原始后向投影算法(BPA)的成像质量和优于FFBPA的计算效率,且能够应用于非线性轨道SAR。最后通过星载0.1 m仿真实验和机载0.2 m实测实验验证了算法的有效性。     

多级多分辨快速后向投影成像算法

子孔径划分是提高BP算法效率的基本途径,如何对其孔径进行划分以及如何确定各子图像分辨率,将直接决定算法的效率.本文从频域带宽和距离误差两方面分析图像分辨率选取的限制条件,并得到了一个统一的关于孔径长度和分辨率的条件.然后基于这一条件阐述了超宽带信号条件下如何通过选取分辨率和对子孔径进行划分以达到最高的计算效率,并依此条...     

基于加权相关的探地雷达后向投影成像算法

本文提出一种基于加权相关的后向投影成像算法以抑制经典后向投影算法中因“延时-求和”所带来的图像中的伪影。该算法通过加权和相关处理重构对成像区域中各点的反向散射响应。利用各回波通道之间的关联性,通过计算成像点所对应各回波通道之间的皮尔逊加权系数,为各通道回波幅值进行加权,其可增强目标区域的反射能量;进一步,对加权后的幅值响应数据进行互相关,削弱了非目标区域反射能量。采用该算法对频率步进探地雷达探测得到的管线数据进行成像处理,实验结果表明：基于加权相关的后向投影算法能显著抑制图像中的伪影,有利于目标的识别。此外,对于多目标探测,该算法还能消除多目标叠影带来的虚假目标。     

适于双站SAR的后向投影高分辨率成像算法

为了研究在双站合成孔径雷达中直达波对成像分辨率的影响,提出基于后向投影的直达波消除高分辨率成像算法。首先,分析直达波的波达时间,获取收发端的距离信息及直达波的空间电磁分布;其次,分析电磁波历经多目标的成像空间后的接收信号(包含目标的反射回波及直达波);最后,分析此时空间的成像谱,并减去先验得到的直达波空间电磁分布,从而提高成像分辨率。研究表明:所提方法,不仅得到目标清晰的像,还适应不同接收器排布的情况,提高双站SAR系统成像分辨率的同时,还增加系统的应用灵活性。并在噪声中表现出良好的分辨率特性。     

三维快速因式分解后向投影算法

后向投影算法具有精确成像、易于补偿、适于多种阵列构型及信号形式等优点,广泛应用于雷达成像领域。针对三维成像中,巨大计算量带来的低运算效率问题,文中利用孔径分块的方式将二维快速因式分解后向投影（FFBP）扩展至三维成像应用,建立了适于三维FFBP成像的三维极坐标系,对三维FFBP中孔径划分问题、算法实现问题以及计算效率问题进行了分析。仿真结果验证了该算法,其成像效率可提高13.8倍。     

一种基于GPU 的SAR 高效成像处理算法

合成孔径雷达(SAR)成像处理是一项需要进行大量计算的处理任务。图形处理器(GPU)具有数十倍于CPU的浮点计算能力以及传输带宽,而CUDA 技术的发展使得GPU 能够方便地进行通用计算。该文提出了一种在GPU上进行SAR 成像的高效方法。与一般GPU 处理方法相比,该方法使得处理过程中的CPU-GPU 往返数据传输由4 次减少到1 次,而且同时利用了工作站上的CPU 与GPU 计算资源。实验结果表明,该方法能够带来相对一般GPU 处理方法2.3 倍的处理效率提升,从而验证了该方法的有效性。      

一种改进的快速分解后向投影 SAR 成像算法

与传统后向投影(Back-Projection, BP)算法相比,快速分解 BP(Fast Factorized BP, FFBP)算法可以大幅度提高 SAR 成像的处理效率,具有较强的工程价值.该文在现有 FFBP 算法的基础上,提出了改进 FFBP 算法,进一步简化处理流程并提高运算效率.改进 FFBP 算法的主要特点:(1)成像平面选取在- sinr q坐标系,代替现有 FFBP 算法的-r q坐标系,从而直接避免了对投影视角的反正弦计算;(2)采用2维多项式拟合的方法对投影斜距和视角进行计算,代替现有 FFBP 算法的逐点计算或1维多项式拟合,从而大大减小了运算量.最后,利用 X波段的 SAR 回波仿真数据对该文提出的改进 FFBP 算法进行验证.     

多视角聚束合成孔径雷达成像

在介绍聚束合成孔径雷达高分辨率成像机理、其获得更高分辨率的难点所在、以及空间分辨率与观测空间频谱关系原理的基础上,提出利用多视角观测增加对目标的观测角,从而增加目标观测的空间频率范围,进而提高空间分辨率的思想.通过对每一视角观测采用波数域成像算法获得每次观测的频谱,利用空间频谱与空间域的对应关系进行频谱融合,对融合后的频谱进行逆傅立叶变换获得方位向分辨率提高的图像.计算机模拟验证了多视角聚束合成孔径雷达成像提高成像分辨率的有效性.     

双站合成孔径雷达R/D成像算法研究

随着分布式SAR的兴起,双站SAR的成像算法开始成为新的研究热点。研究了双站回波的信号特性,将双站的相对运动分解为方位向和距离向,通过分解补偿的方法将经典的距离多普勒(R-D)算法移植到双站模型上,实现了双站SAR的成像。并在星载参数下进行了点阵目标的仿真,仿真证明移植后的算法可以获得良好的成像效果。     

W波段机载视频合成孔径雷达系统

合成孔径雷达(SAR)能够全天时全天候工作,在对地遥感领域具有广泛和深入的应用。视频SAR将SAR成像获得的空间维度信息拓展到时-空维度,可以获取更加丰富的遥感信息。传统SAR频段较低,导致合成孔径时间长,数据计算量大,高帧频输出难度很大;而低频段太赫兹波对目标细节感知能力强,合成孔径短,特别适合于微弱目标的视频感知。本文设计了一种工作在W波段的视频SAR系统,采用收发分置连续波固态前端体制,输出峰值功率1 W,最大发射带宽可达1 GHz;采用极坐标格式算法(PFA)结合GPU架构实现高帧率低延时成像。仿真试验表明,系统成像分辨力可达0.15 m,成像帧率约5 Hz。     

快速搜索算法与极化合成孔径雷达三维成像

从全极化(hh,hv,vh,vv)合成孔径雷达(SAR)图像数据中,可提取方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维成像。该文重点研究极化 SAR三维成像快速算法;提出由 Stokes矢量推导的的极化椭圆方向用解模糊算法;讨论目标极化散射特性对提取地势高度信息的影响以及处理方法;并利用真实的极化 SAR图像数据得到了极化三维成像结果。     

合成孔径雷达干扰技术研究综述

针对现有合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）欺骗干扰方法生成虚假场景时难以兼顾逼真度和低计算量的问题,提出了一种基于逆chirp scaling（CS）成像方法的SAR卷积欺骗干扰方法. 该方法利用相位相乘补偿虚假场景内各虚假点的距离徙动,避免了插值运算,在降低求解干扰机频率响应函数计算量的同时,提高了虚假场景的生成精度. 并且通过对欺骗模板进行线性调频Z变换（chirp-Z transform, CZT）,直接从模板图像变换到实际SAR信号对应的空间频域,再次避免了插值运算,进一步降低了求解干扰机频率响应函数的计算量,提高了干扰机实时性. 理论分析和仿真实验验证了相比逆omega-K（ωk）近似方法和经典的两步生成方法,本文方法能够兼顾虚假场景的生成精度和计算效率.

     

A back-projection autofocus algorithm based on flight trajectory optimization for synthetic aperture radar imaging

In this paper, a new autofocus algorithm is presented for back-projection (BP) image formation of synthetic aperture radar (SAR) imaging. The approach is based on maximizing a cost function obtained by prominent points in different sub-apertures of constructed SAR image by varying the flight trajectory parameters. While image-quality-based autofocus approach together with BP algorithm can be computationally intensive, we use approximations that allow optimal corrections to be derived. The approach is applicable for focusing different signal processing algorithms by obtaining modified flight trajectory parameters. Different examples demonstrate the effectiveness of the new autofocus approach applied to the frequency modulated continuous wave mode SAR dataset.     

合成孔径雷达成像Matlab仿真研究

计算机仿真是现代雷达研究中的重要技术之一,针对合成孔径雷达(SAR)成像中影响仿真结果的因素,从分析SAR发射信号和回波信号模型出发,运用Matlab软件对SAR的发射波形以及点目标成像进行了仿真,直观地反应了距离多普勒成像算法原理。最终通过仿真分析,总结了SAR成像中影响仿真结果的5项因素,而这5项因素在运用Matlab仿真过程中对成像质量的优劣有着至关重要的影响。     

基于Stolt偏移的探地雷达合成孔径成像研究

对探地雷达数据进行合成孔径处理可提高探地雷达图像的分辨力,有利于对地下目标的探测及精确定位.文中提出了一种新的stolt偏移插值实现方法,用于探地雷达合成孔径成像,它能克服传统方法中偏移能量不集中的缺点并保持处理速度快的优点,通过对实测数据进行处理,其结果表明该方法取得了很好的效果.     

改进的合成孔径雷达间歇采样转发干扰

针对合成孔径雷达欺骗干扰过程中雷达参数侦测困难以及传统间歇采样导致假目标滞后的问题,提出一种改进的间歇采样转发方式,通过对采样存储的信号进行处理,根据线性调频信号延迟与频率偏移耦合的特征达到假目标串前移的效果,从而有效保护干扰机附近区域的场景目标.定量分析了假目标位置与信号处理阶数和延迟量的关系,仿真给出了不同参数情况下假目标串的干扰效果.改进方法在保留了间歇采样所有优势的情况下,解决了假目标滞后的问题,同时也隐藏了传统移频干扰会导致中心频率偏移的特征,并且所形成假目标的位置与雷达信号调频斜率无关,适用于雷达脉间调频斜率捷变的情况.     

无人机载太赫兹合成孔径雷达成像分析与仿真

将太赫兹合成孔径雷达与无人机相结合,详细分析了其技术特点,重点研究了合成孔径雷达多个典型频段平均功率、理论方位向分辨力、最大距离徙动分量、条带宽度与其他关键参数的关系,给出了太赫兹合成孔径雷达的适用条件。针对低空无人机载平台、点阵目标,采用距离多普勒算法进行成像仿真,取得名义空间分辨力为0.3 m×0.3 m的高分辨力图像。