一种精确的多接收阵合成孔径声纳距离多普勒成像算法

针对现有多接收阵合成孔径声纳算法没有考虑或低估了"停走停"近似在宽测绘带和高平台运动速度情况下带来的图像失真的现象,本文在深入分析多接收阵系统误差产生机理的基础上,提出了一种适用于宽测绘带成像的精确多接收阵合成孔径声纳距离多普勒成像算法,它舍弃了目前普遍采用的等效相位中心(DPC)近似,采用多接收子阵的精确延迟模型.算法首先对各接收子阵数据单独处理求得方位谱并进行方位向扩展,随后分别进行距离徙动校正和方位向脉压,最后将各通道的方位谱相干叠加,反傅里叶变换后得到了高分辨图像.通过点目标仿真比较,该算法在峰值旁瓣比及目标的定位等方面优于现有算法.     

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。     

异构环境下的多子阵合成孔径声呐距离多普勒成像算法

为解决多子阵合成孔径声纳成像效率低的问题,提出了一种异构环境下的多子阵合成孔径声纳快速成像方法。根据多子阵合成孔径声纳距离多普勒成像算法特点以及CPU和GPU各自计算特点,通过将算法中距离向脉冲压缩、固定相位补偿、距离徙动校正和方位向脉冲压缩密集型运算采用GPU计算,极大提高了多子阵合成孔径声纳成像效率。最后通过实测数据的成像实验对所提算法的正确性和高效性进行了验证,与串行计算方法相比加速比高达14.45。     

基于OpenMP的高效多子阵合成孔径声呐距离多普勒成像算法

为充分利用多核CPU计算资源解决多子阵合成孔径声纳成像效率低的问题,提出了一种共享内存环境下的距离多普勒成像算法并行解决方案。在分析多子阵合成孔径声纳距离多普勒成像算法并行性的基础上,对算法中预处理、距离向脉冲压缩、固定相位补偿、距离徙动校正和方位向脉冲压缩进行了OpenMP并行化设计,充分利用多核CPU计算资源实现了大数据量合成孔径声纳图像快速重构。对实测数据的成像实验结果表明,并行成像算法加速比高达19.86,满足实时合成孔径声纳系统成像需求。     

基于距离徙动轨迹的空间目标ISAR联合运动补偿算法

针对空间高速运动目标的运动特征,分析目标距离徙动轨迹（Range migration trajectory,RMT）与等效运动模型,提出了一种基于距离徙动轨迹的联合运动补偿算法。该算法依据距离像全局熵值最小化原则,从RMT中估计出目标的平动参数,根据平动参数分别补偿距离像偏移并校正一维距离像畸变,从而实现对空间目标回波的距离对齐和脉内走动的联合平动补偿。仿真和实测数据处理结果表明该算法准确性较高,更重要的是,距离对齐步骤不会引入随机偏移误差和相位误差,这也是应用高分辨成像方法的前提条件。     

基于子空间拟合波达方向估计方法研究

传统波达方向(DOA)估计方法由于受阵列尺寸的限制,对处于同一波束内的多个信号源无法得到正确的估计.为此提出了基于子空间拟合的信号到达方位角(DOA)估计算法--信号子空间拟合算法和噪声子空间拟合算法.算法通过对接收数据的子空间与实际信号导向矢量组成的子空间的拟合,来构造信号功率谱尖峰,从而估计目标信号的到达方位角.仿真实验对两种算法的性能进行了分析,分析表明基于噪声子空间拟合算法能突破空域瑞利限的限制,具有空间分辨率高、稳定性好的估计性能.信号子空间拟合算法只有在阵元数较大时,才能正确分辨距离较近的信号源,但具有对环境噪声不敏感的特点.     

矢量阵信号子空间投影波束形成

针对常规波束形成无法充分发挥矢量阵抗干扰性能的问题,提出了基于信号子空间投影的波束形成方法.对声矢量阵接收信号进行三阶张量建模,利用高阶奇异值分解得到信号子空间,并将阵列流形矢量投影于其上,从而得到相应的空间谱计算方法.计算机仿真试验验证了该方法的有效性.     

带距离徙动校正的压缩感知PFA成像方法

目的 极坐标格式算法（PFA）是合成孔径雷达（SAR）聚束模式下的一种高分辨率成像算法,方位向增加孔径长度带来了数据存储和传输的负担,利用压缩感知进行合成孔径雷达成像可以减小采样率,以前的研究往往认为图像是2维可分离的而忽略距离徙动的影响,造成了图像质量的下降。提出一种在方位向利用压缩感知处理的PFA成像算法,可以校正距离徙动,保证压缩感知成像的图像分辨率。方法 在方位向进行压缩感知处理的过程时,采用了随距离空间频率变化的傅里叶基。结果 该方法可以有效代替PFA处理过程中的方位向插值,消除距离徙动的影响,保证距离向和方位向的分辨率。结论 仿真和实测数据的处理结果证明了该方法的有效性。     

一种改进的前斜视SAR距离多普勒成像算法

根据大斜视角SAR成像的空间几何模型和回波信号特点,提出了一种改进的适用于前斜视场景的距离-多普勒成像算法;对补偿二维频域耦合相位项的条件进行了分析,分析表明只需根据设计参数决定是否补偿到三阶耦合相位即可,且不必补偿更高阶的耦合相位;对距离徙动的校正方法进行了研究,通过在频域直接对距离徙动进行校正可以避免使用传统的插值方法,有效减小了计算量,提高了算法的运算效率,有助于算法的实时性实现;对改进的距离-多普勒算法的仿真表明,其成像性能能够满足前斜视条件下SAR实时成像处理的要求。     

基于图像增强局部上采样SSD的直线电机动子非接触位置检测方法

研究一种基于图像增强局部上采样平方差和(IE-LUSSD)的高精度亚像素检测算法,以提高直线电机动子位置检测对不同光照强度的抗干扰能力.首先,根据直线电机一维刚体平移的运动特点,设计一种基于线阵相机和非周期栅栏图像的动子位置检测系统,线阵相机固定在动子上并跟随动子移动采集信号序列;然后,通过灰度线性变换图像增强算法对采集到的信号序列进行预处理以增强图像信息;并通过SSD算法获取相邻信号序列间的整像素位移,为了进一步提高测量准确性,采用频率域矩阵乘法离散傅里叶变换对相邻信号间相关函数的峰值邻域进行上采样细化峰值曲线;最后通过搭建动子位置检测的实验平台验证所提出方法对不同光照条件的适应性.算法可以达到0.01 pixels的检测精度,动子的实际位置检测误差在0.025 mm以内.     

方位向时变非均匀采样的合成孔径声纳成像

采用多接收阵技术能够使合成孔径声纳的测绘速率和测绘带同时得到提高,但带来了方位向非均匀采样以及不满足停走停假设的问题.本文建立了高测绘速率、宽测绘带条件下不做停走停近似的多接收阵合成孔径声纳信号模型,采用频域方法对合成孔径声纳时变的非均匀方位向信号进行了重构,并导出了重构方法的快速算法.重构方法解决了高测绘速率、宽测绘带条件下的偏移及散焦问题.仿真和实验验证了该方法的可行性.     

Focusing one-stationary bistatic forward-looking synthetic aperture radar based on squint minimization and modified nonlinear chirp scaling algorithm

ABSTRACT

This article deals with the imaging problem of bistatic forward-looking synthetic aperture radar with a stationary transmitter (one-stationary BFSAR). In one-stationary BFSAR, due to the large forward-looking (or squint) angle, it causes more serious range cell migration and two-dimensional spatial variation. To solve this problem, an imaging algorithm based on squint minimization and modified nonlinear chirp scaling (NLCS) method is proposed. The squint minimization method can decrease the coupling between range and azimuth and correct the linear range cell migration. The modified NLCS can eliminate the variation of azimuth reference function more accurately than traditional NLCS algorithm, which improves the focus quality of marginal targets. Finally, simulation results confirm the efficiency of our proposed algorithm.     

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.     

基于切比雪夫多项式的双基地前视SAR成像算法

双基地前视合成孔径雷达(SAR)的特殊构型使其距离历程具有双根号和大斜视的特点,给回波信号的成像处理带来困难,也对成像算法的精度提出更高要求,为此提出一种基于切比雪夫多项式的双基地前视SAR RD成像算法.首先,建立双基地前视SAR的几何模型与回波信号模型,指出收发分离构型对二维频谱公式推导过程中驻定相位点求解的影响;然后,引入切比雪夫多项式展开代替传统成像算法中的泰勒级数展开,在此基础上进行双基地前视SAR斜距等效模型和二维频谱模型的推导;最后,通过分析确定双基地前视SAR RD成像算法的相位匹配函数,给出成像算法的完整流程.仿真结果表明,所提出算法可极大减小双基地前视SAR的斜距等效误差与频谱展开误差,有效提高成像算法的聚焦深度和成像质量.     

ETF算法在SAS成像处理中的应用研究

在传统ETF（Exact transfer function）成像算法的基础上，根据SAS（synthetic aperture sonar）应用中较为普遍的发射器和接收器收发分置的基本模型，该文详细推导得到了一种应用于SAS成像的改进的最优ETF算法，分析并推导得到了算法使用中应该满足的分块处理条件。由于该改进算法推导过程中聚焦函数的方位相位的计算不作近似截取而是做准确计算，使得该算法具有最优的相位精度。同时，分块处理条件的推导，为数据的并行运算提供了依据。该算法对数据分块进行并行处理，使得算法运算速度得到提高，有利于算法应用的快速实现。最后，该文使用点目标回波仿真数据对算法的效果进行了验证，成像结果证明了该改进算法的有效性。     

国内18信息移频信号检测频谱校正算法的研究

针对铁路行车安全对轨道电路移频信号检测精度的要求及测试仪表对实时性的要求,分别研究了以快速傅里叶变换(FFT)与线性调频Z变换(CZT)算法为基础的频谱校正方法;采用频谱校正方法,将FFT和CZT变换中存在的频谱泄漏还原为接近无泄漏状态,实现信号参数的准确获取;再从算法原理、误差和运算复杂度等3个方面进行对比性分析,结果表明:对于国内18信息移频信号,在中心频率、低频和频偏的标准值处,使用两种算法得到的各参数计算值的绝对误差分别满足0.2Hz、0.02Hz和0.2Hz;各参数标准值发生一定偏差时,FFT的频谱校正算法的参数检测效果优于CZT的;FFT的复数乘法运算量较小。     

基于不变距特征的二维码模糊类型辨识算法

二维条码作为一种重要的自动识别技术,有极大的商用前景。有效地解决二维条码图像模糊问题是其能够得以广泛应用的关键。针对条码识别中的常见3类模糊函数,设计了一个基于不变矩的辨识方法。文中分析了不同的模糊类型的频域图像的差异。经过边缘检测和去噪音的预处理后,对图像进行二值化,并提取矩特征进行辨识。最终实验表明本文设计的算法具有很好的识别率。