圆周扫描地基SAR频域三维成像算法

圆周扫描地基SAR(GBCSAR)是一种具备三维成像能力的地基SAR系统,其运动轨迹特殊,给三维成像带来难度。后向投影(BP)算法适用于该系统成像,但其计算量巨大,难以实现实时成像。应用于机载圆迹SAR成像的频域算法由于机载圆迹SAR与GBCSAR系统在成像模型和信号模型上都存在差异,因此无法应用于GBCSAR。因此,本文提出了一种针对GBCSAR的频域三维成像算法。本文在GBCSAR系统模型的基础上,推导信号由斜距平面转换到成像平面的解析表达,在频域进行匹配滤波,实现信号的聚焦。之后对本算法的适用条件进行讨论。最终经过仿真实验,本文提出的算法得以验证,并对本文算法与BP算法的成像质量和成像效率进行对比,证明本文提出的频域成像算法可以实现高效成像。      

基于频域扩展和SPECAN的全孔径TOPSAR成像算法

TOPSAR(Terrain Observation by Progressive scans SAR)是星载SAR的一种新工作模式,这种工作模式在保持ScanSAR宽测绘带优点的同时,解决了扇贝效应(scalloping)等问题,具有广泛的应用前景。针对TOPSAR信号在时域和频域都混叠的特点,该文提出了一种新的全孔径TOPSAR成像算法,算法利用频域扩展来解决TOPSAR的频域混叠问题,利用SPECAN(SPECtral ANalysis)技术来避免输出图像时域混叠,结构紧凑,处理效率较高。通过点阵目标和分布目标的仿真来验证了算法的有效性,并分析了算法的计算量,通过与几种现有的全孔径成像算法对比,说明了算法的高效性。     

一种基于宽带MIMO雷达时域成像的阵列布阵模型

多输入多输出(MIMO)霄达足近几年发展起来的一种新慨念雷达体制.为了进一步降低宽带MIMO雷达的阵列规模和硬件复杂度,使MIMO雷达成像技术实用化成为可能,结合改进型后向投影(BP)成像算法,提出了一种非均匀线阵成像系统阵列布阵模型.提出的阵列布阵模型通过成像系统方位向分辨率婴求和目标方位向成像场景大小确定阵元间距,使得系统的阵列规模和硬件复杂度显著降低.同时,时域成像算法的使用避免了频域算法存在的采样定理限制,有效增强了阵列设计的灵活性,并使得成像阵列规模和硬件复杂度得到进一步降低.最后仿真实验验证了该成像系统布阵模型的正确性和有效性.     

一种新的高分辨率宽波束机载SAR成像算法

目前的频域成像算法在应用于高分辨率宽波束机载合成孔径雷达(SAR)时不能精确补偿运动误差,而可以精确成像的时域算法存在计算效率低下的问题。针对上述问题,该文提出一种新的成像算法。该算法通过对信号2维频谱进行扰动操作,将频域与时域算法结合互补,在提高运补精度的同时,也提高了后向投影的计算效率,从而在应用于高分辨率宽波束机载SAR时得到成像精度与效率的平衡。通过仿真和实际数据分析,验证了该算法应用于高分辨率宽波束系统的有效性。     

基于时域去走动的任意构型双站SAR成像算法

针对任意构型双站SAR大距离徙动的特点,提出了一种将时域去走动和CS算法相结合的成像算法。在分析机载双站合成孔径雷达(SAR)斜距模型的基础上,首先在时域校正距离走动,然后在频域校正距离弯曲,借助CS算法的思想完成目标成像。仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于RD算法的星载SAR斜视成像

本文研究了用距离一多普勒（ＲＤ）算法来实现星载 ＳＡＲ的斜视成像处理。给出了星载 ＳＡＲ斜视时的空间几何模型和回波信号模型，详细分析了地球自转和斜视产生的多普勒质心所引起的距离走动差异，及时域和频域校正对成像的影响，并研究了一种改进的ＲＤ算法进行距离走动的校正，此算法能适应大的斜视距离走动和地球自转距离走动。针对不同的距离走动校正进行了计算机仿真，理论分析和仿真结果表明：这种改进的ＲＤ算法是有效的。     

基于时域去走动的SAR大斜视CS成像算法

该文针对大斜视SAR回波信号的大距离走动、小距离弯曲的特点,提出了一种将时域去走动和CS算法相结合的成像算法。首先在时域校正距离走动,然后在频域校正距离弯曲,最后通过几何校正完成目标成像。经过时域去走动处理后,距离向和方位向的耦合大大降低,不仅可适应大斜视角的成像要求,而且测绘带宽度也会增大。仿真结果表明,改进后的算法可满足大斜视角和较大测绘带宽度的成像要求。     

基于线性调频步进ISAR参数估计和成像算法研究

本文在建立了线性调频步进ISAR回波信号模型的基础上,对线性调频步进ISAR信号特性进行了分析,指出径向速度和加速度将严重影响线性调频步进ISAR成像;因此,为了得到更好的ISAR图像,本文提出了一种新的基于线性调频步进ISAR的成像方法,充分利用距离时域包络和方位多普勒信息对径向速度和加速度进行精确的估计,同时在数据中对运动参数加以补偿,并最终实现方位多普勒成像;而且,该方法还适用于较低信噪比情况下的ISAR成像;在最后,本文给出了线性调频步进ISAR成像的详细步骤,并用不同信噪比的仿真数据验证了本文所提出方法的可行性。     

基于子图像变标的非线性轨迹SAR成像及其自聚焦方法

合成孔径雷达(SAR)的非线性轨迹运动可能会在雷达回波信号中引入严重的二维空变特性,因此基于方位平移不变性假设的传统频域成像算法不再适用于非线性轨迹SAR的高精度成像。现有非线性轨迹SAR成像算法通常采用复杂的非线性变标(NCS)校正回波信号的方位空变特性,然而NCS参数过多导致算法复杂,使得其当存在较大平台运动测量误差时无法与现有自聚焦算法有效结合。针对该问题,该文提出一种基于子图像NCS的非线性轨迹SAR成像及其自聚焦方法,在保证成像精度的前提下能够减少NCS的参数数量,更有利于后续的自聚焦处理。仿真与实测数据处理验证了所提方法的有效性。     

两种SAR成像算法仿真比较

合成孔径雷达 (SAR)成像的实时性能与采用的成像算法密切相关,文中对时域相关卷积和频域相乘这两种典型的SAR成像算法进行仿真比较研究,得到频域相乘SAR成像算法在运行时间上比时域相关卷积更具优势,对像素大小为8711240的图像的成像仿真表明前者所耗时间约是后者的10%。     

复杂轨迹合成孔径雷达后向投影算法图像流GPU成像

相对于基于傅里叶变换的频域成像算法,后向投影( BP)算法因采用时域逐点相干积累,更适合于复杂轨迹合成孔径雷达( SAR)高精度成像。但BP算法计算量巨大,限制了其应用于SAR大场景大数据量快速成像。图形处理器( GPU)具有强大浮点运算和并行处理能力,为大场景BP算法快速成像实现提供了途径。结合GPU并行处理,提出了一种基于图像流的复杂运动SAR大场景BP快速成像处理方法。该方法借助BP算法中图像像素点相互独立处理的特性,采用图像像素点并行及图像流程处理,设计了孔径与图像缓存调度方案,提高SAR大场景大数据BP算法成像效率。仿真和机载实测数据结果验证了方法的有效性,在有限GPU显存条件下实现了8192×8192大场景快速成像,并且成像加速比相对于传统CPU单线程处理可达300倍以上。     

基于NUFFT的机载探地雷达后向投影成像算法

由于后向投影算法可以精确补偿电磁波在介质表面发生的折射效应,因此它在机载探地雷达成像技术领域具有较强的工程实用价值。但传统后向投影成像算法存在计算量大难以实时实现的问题,针对上述问题,文中提出一种基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)技术的机载探地雷达快速后向投影成像算法。通过对基于时域有限差分法产生的仿真数据进行处理,验证了所提成像算法的有效性和快速运算能力。     

A new FDTD algorithm based on alternating-direction implicit method

In this paper, a new finite-difference time-domain (FDTD) algorithm is proposed in order to eliminate the Courant-Friedrich-Levy (CFL) condition restraint. The new algorithm is based on an alternating-direction implicit method. It is shown that the new algorithm is quite stable both analytically and numerically even when the CFL condition is not satisfied. Therefore, if the minimum cell size in the computational domain is required to be much smaller than the wavelength, this new algorithm is more efficient than conventional FDTD schemes in terms of computer resources such as central-processing-unit time. Numerical formulations are presented and simulation results are compared to those using the conventional FDTD method     

穿墙雷达平面多层媒质二维衍射层析成像算法

为了解决多层介质墙体后隐蔽目标探测的问题,提出了一种穿墙雷达平面多层媒质二维衍射层析成 像算法。所提成像算法基于一阶Born 近似理论,通过平面多层媒质的格林函数谱域展开式和快速傅里叶变换技术, 实现对多层墙体后隐蔽目标的快速准确成像重建。基于时域有限差分法产生的仿真数据处理结果验证了此成像算 法的有效性和准确性。     

A fast encoding algorithm for fractal image compression using theDCT inner product

In this paper, a fast encoding algorithm is developed for fractal image compression. At each search entry in the domain pool, the mean square error (MSE) calculations of the given range block and the eight dihedral symmetries of the domain block are obtained simultaneously in the frequency domain, in which the redundant computations are all eliminated in the new encoding algorithm. It is shown in software simulation that the encoding time is about six times faster than that of the baseline method with almost the same PSNR for the retrieved image. The fast algorithm is performed to deal with the eight dihedral symmetries at each search entry. Therefore, it can be applied to various enhanced algorithms which are equipped with quadtree, classification, and other mechanisms.     

非均匀转动空间目标天基逆合成孔径激光雷达成像

由于没有大气的影响,天基逆合成孔径激光雷达(ISAL)可在远距离上获取空间目标的高分辨率图像,因此具有重要的应用前景。建立了空间目标天基ISAL成像的方位向回波信号模型,在目标非均匀转动二阶近似下,即匀加速转动时,ISAL方位向回波信号可近似为调频斜率和起始频率各异的多分量线性调频(MLFM)信号,采用传统的FFT方法难以实现方位图像聚焦。提出了一种基于Radon-Wigner变换的方位快速成像算法,利用Radon-Wigner变换并结合逐次消去法,在每个距离单元对回波中的MLFM信号由强至弱逐个进行估计,将估计获取的峰值点直接提取并线性叠加,即得到该距离单元的方位像。通过对所有距离单元进行上述处理,即可获得二维ISAL图像。由于该方法在估计出MLFM信号后无需再进行瞬时多普勒成像处理,因此减少了处理流程,算法效率大幅提高。仿真试验表明,相比传统的距离瞬时多普勒成像算法,该算法平均处理时间从222.66 s降低至23.51 s,在低信噪比情况下图像中目标轮廓更显著,更易于检测识别。     

柱面阵三维成像的降维时域相关法

针对时域相关法用于三维成像时,运算量较大,成像效率较低的缺点,提出了一种降维时域相关法用于柱面阵三维成像,该方法在高度向利用傅里叶变换,而在距离 方位域采用相干累加,使三维时域相关降维至二维时域相关,有效减少了运算量,同时保留了时域相关法无需插值的优点,保证了成像精度。分析了时域相关法、后向投影算法和本文方法应用于柱面阵成像的运算量,证明了在柱面阵人体扫描成像应用中,本文方法在运算量上具有优势。最后通过仿真实验验证了该方法的有效性。      

超宽带时域近距离高分辨ISAR成像

近距离目标超高分辨率微波成像技术在安全检测、非破坏性控制、生物医学等领域中有着非常重要的应用价值和广阔的应用前景。该文利用基于窄脉冲形式的超宽带时域雷达系统研究近距离目标的高分辨率ISAR成像,给出了仿真和实测结果。利用转台旋转目标,基于超宽带脉冲源和超宽带收发天线以及高性能取样示波器,配以同步触发脉冲和自行研发的数据采集软件,搭建了该时域雷达实验系统,提出了准确获取目标回波信息的实验条件,和实现回波延时精确校正的误差补偿方法。并针对采样时间窗内的杂波干扰,讨论了时域后向投影算法(Back Projection,BP)与背景对消技术相结合的成像算法,实现了分辨率为8 mm的近距离目标的成像,准确地反映了目标的位置、形状和大小等信息。     

平行多视点算法实时求取深度信息

引入了平行多视点的概念,从平行多视点获取的多幅图象中可以求得深度信息。通过利用图象的FFT变换,将时域中很难解决的问题变换到频域中来解决,避免了复杂的匹配运算,极大地简化了求取图象点、面深度信息的问题,并且提高了深度求取的实时性、全面性和准确性。介绍了算法原理及特点,并给出了实验结果及分析。