机载斜侧视SAR带状区域成象

常用的SAR大都采用正侧视带状区域成象,而机载斜侧视SAR带状区域成象,具有机动性强,应用范围广的特点,但它的处理,理论上为完全的距离方位二维处理。本文从斜侧视SAR的成象工作原理出发,比较了二维FFT算法、快速多项式变换(FPT)方法,以及直接校正后两个独立一维处理方法,讨论了斜侧视SAR成象处理的情况。     

单双站合成孔径雷达成像回波等效变换误差分析

双站合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的回波距离历程比单站SAR复杂,导致双站SAR的Chirp Scaling算法的三个成像因子的推导困难,计算量大.现在的诸多双站SAR处理方法是针对双站SAR回波特性进行处理,文中通过双站SAR距离历程变换和引入收发双站速度比因子,将双站SAR回波等效为单站SAR回波进行处理,并对等效误差在双站SAR平飞移不变模式和移变模式下进行了分析,为双站SAR成像等效变换处理的参数选取提供了指导.     

一种分段处理的大斜视SAR 成像算法

大斜视SAR 成像时,距离向和方位向严重耦合,距离走动现象明显,传统的SAR 成像算法面临严重挑战。论 文针对大斜视SAR 的成像特点,提出了一种分段处理的大斜视SAR 成像算法。该算法根据等效聚束条件进行方位分块, 在每个子块内通过距离压缩、相位补偿、距离校正和方位傅里叶变换等步骤实现子图聚焦,最后通过几何校正和子图拼 接得到条带SAR 图像。仿真结果表明,该算法能适应大斜视SAR 成像条件,获得较好的聚焦效果。     

地基SAR子图相干合成快速成像算法

地基合成孔径雷达（Ground Based Synthetic Aperture Radar, GB-SAR）差分干涉技术可获得亚毫米级的测量精度,在人造大型建筑物和地表形变监测领域具有广泛的应用前景。在成像处理方面,地基SAR成像几何构型具有合成孔径极短、方位波束宽、成像范围大的特点,与传统机载、星载SAR系统有很大差别,现有成像算法大都不能有效满足地基SAR实时成像处理需求。为此,本文提出一种基于子图像相干合成的地基SAR快速成像算法,能够实现地基SAR宽角度、近远场混合大场景数据的快速处理,得到伪极坐标系下成像结果。最后,利用仿真数据和实测数据对本算法进行了验证,证明了算法的有效性。      

弹载SAR大斜视SPECAN成像算法

由于导弹攻击的目标在航线前方,弹载SAR需具备大斜视成像能力。针对大斜视状态下回波数据方位向和距离向严重耦合、弹载SAR平台实时性要求高的特点,提出了一种基于谱分析(Spectral Analysis,SPECAN)算法的弹载SAR大斜视成像算法。通过在方位时域进行距离走动校正,降低了回波方位向和距离向的耦合;通过二维时域中方位向的SPECAN处理和方位向FFT,获得SAR成像结果。算法处理流程简单,是一种实时性高的中等分辨率成像算法,适合应用于弹载SAR大斜视成像。仿真验证了算法的有效性。     

一种基于快速分解后向投影的条带SAR成像新方法

快速分解后向投影(Fast Factorized Back-Projection, FFBP)最初用于超宽带SAR成像,并在聚束SAR信号处理领域取得了巨大的成功。然而,由于积分孔径和角域升采样的限制,FFBP算法难以直接用于条带SAR处理。为了提高FFBP算法在条带SAR处理的实用性,该文从积分孔径和角域波数带宽的角度出发,提出一种适用于条带SAR处理的重叠图像法。该方法极大地保留FFBP算法的运算效率,有效地避免因角域升采样带来数据量大的问题。最后,通过斜视条带SAR仿真实验验证了该方法的有效性。     

SAR有源干扰对抗仿真软件设计与实现

针对合成孔径雷达(SAR)有源干扰图像数据获取难度大、干扰对抗试验开展复杂等问题,阐述了SAR有源干扰对抗的基本原理和建模仿真流程,基于Matlab Appdesigner设计完成了SAR有源干扰对抗仿真软件。该软件可实现功能级的SAR对抗仿真,生成多种样式的SAR干扰图像,并可对成像结果进行干扰效能评估、干扰检测等,为后续SAR有源干扰的方案论证、系统设计、干扰技术开发、图像处理等研究奠定实验基础。     

基于Google Earth Engine的海量舰船目标SAR图像处理应用研究

传统基于单机的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像舰船目标检测需要在本地计算机上进行数据下载、处理和分析,这极大受限于本地计算机的性能,只能对少量SAR图像进行检测。本文利用Google Earth Engine(GEE)遥感云计算平台的海量数据存储和强大运算能力,通过在云端部署SAR卫星数据、模型算法和计算机算力,在GEE平台上进行了大范围海域的海量舰船目标SAR图像处理应用研究,实现了舰船目标检测同时还可以获取舰船目标信息、统计舰船目标数量、批量下载目标检测结果图像等。通过在Sentinel-1 SAR数据上进行相关实验,结果表明本文研究可在线对海量SAR数据进行实时、高效、快速地处理,对海上舰船监视具有较高的实际应用价值。      

大斜视角与大波束角SAR成像比较

大斜视角与大波束角SAR(Synthetic Aperture Radar)成像中都要处理强耦合的回波信号,获得聚焦性能良好的图像更加困难.本文利用SAR回波的二维频谱表达式,比较了在两种SAR成像中耦合项的来源和耦合程度,通过分析非线性Chirp Scaling算法中的解耦合方法,得出了残余耦合与成像测绘带宽、目标最远距离的关系,并利用这两个指标评价了非线性Chirp Scaling算法应用于大斜视角和大波束角SAR成像的差异.     

适于斜视FM-CW SAR系统改进的距离-多普勒算法

"停-走"模式是目前脉冲SAR信号处理和理论分析的基础,FM-CW SAR由于其大的脉冲重复周期和100%的占空比,恶化了接收脉冲的畸变。文中分析了当天线斜视角增大时,导致传统距离-多普勒算法性能下降的主要误差来源,对FM-CW SAR的信号处理问题进行深入研究,提出了改进的适合斜视FM-CW SAR大扫频周期的距离-多普勒算法。通过理论推导及仿真实验,验证了改进模型和算法的可行性与正确性。     

基于级数反演和数值计算的广义双基SAR距离徙动成像算法

收发平台速度大小和方向均不相同的双基SAR是一种广义的双基SAR,具有广阔的应用前景。该文首先分析指出,对于基线较长的广义双基SAR,很难简单地将其通过一定补偿而等效为单基SAR处理,接着提出了一种基于级数反演和数值计算的距离徙动算法,最后采用该方法对仿真数据进行处理,得到了良好的成像结果。理论分析和仿真结果表明,该方法可有效应用于长基线、大斜视角的广义双基SAR成像。     

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。     

机载SAR大斜视角成像算法及其性能分析

文章研究了机载合成孔径雷达(SAR)在大斜视角下的成像算法,并分析了算法的成像性能。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RD算法的改进方案。对改进的RD算法和ECS算法的仿真表明,其成像性能满足了大斜视角下机载SAR成像处理的要求。     

一种特殊构型的双站SAR的CS实现

针对发射机位于地球同步卫星的双站SAR这种新型成像雷达体制,建立了信号的回波模型,并推导了在这一模型下的Chirp Scaling算法实现.通过大场景点阵目标的仿真证明,该算法处理速度快,无需插值即可实现对SAR原始数据的二维匹配滤波操作进而实现良好的SAR图像效果,可适用于高精度发射机位于同步卫星的双站SAR的成像处理.     

基于多FPGA的SAR成像信号处理机设计

文中针对FPGA在数字信号处理领域中一些区别于DSP的优点,以及SAR信号仿真与处理的大运算量、高数据通信量和实时性对成像处理机的可靠性和稳定性等特点,设计开发了一种基于多FPGA的SAR成像信号处理机。详细介绍了系统结构、数据通信方式以及FPGA配置等关键问题。     

基于GPU的高分辨率星载SAR成像处理研究

由于在传统的CPU 平台上进行计算耗时量大,一方面由于SAR回波数据量大,另一方面成像算法复杂。而处理核心众多则是GPU一大优势,适合独立并行结构算法的加速。文中借助GPU 强大的浮点运算和高度的并行处理能力,将SAR成像中ECSA算法在GPU上进行了验证,并得出较好的效果,综合(计算时间+IO时间)加速比有了一定提高。在高分辨率星载SAR成像领域中,CUDA-GPU的运用将是未来发展方向,文中给出了利用GPU处理星载SAR数据可行的初步结论,为进一步优化程序奠定了基础。     

大椭圆轨道SAR系统设计及关键技术研究

大椭圆轨道SAR（Highly-Elliptic Earth Orbital SAR）作为低轨SAR（LEOSAR）、中高轨SAR（MEOSAR、HEOSAR）的结合,具有观测范围广、时间分辨率高的特点,是非常具有应用前景的新型SAR系统。本文根据大椭圆轨道SAR的系统特点及优势,对大椭圆轨道SAR系统设计中的成像体制选择、工作参数选择、成像模式设计等进行了论述。针对大椭圆轨道SAR系统存在的特殊问题,对大椭圆轨道SAR的关键技术问题进行分析,提出了针对上升/下降时段、远地时段观测特点的高精度成像算法,并对大椭圆轨道SAR天线和空间环境适应性设计难点进行了总结。这些研究结果为大椭圆轨道SAR系统实现及应用提供有益参考。     

结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理

低频机载UWB SAR实现高分辨成像需要大积累角和长孔径,实时成像面临大数据量和大运算量的挑战;此外,较长的孔径时间内载机运动比较复杂,增加了实时运动补偿的难度。本文讨论了机载UWB SAR实时成像的子孔径NCS算法,分析了其降低数据量和提高成像精度的改进措施;然后讨论了基于运动测量数据的实时运动补偿方案,利用实时PRI调整补偿前向运动误差,并在实时成像流程中嵌入视线运动误差补偿环节。在上述分析的基础上,提出了结合子孔径NCS算法和运动补偿的机载UWB SAR实时处理流程。最后,给出了实际飞行实验中机载UWB SAR的实时处理结果,证明本文所提流程可以满足机载UWB SAR处理实时性以及处理精度的要求。      

基于TMS320C6678数据分发系统设计

随着SAR分辨越来越高、作用距离越来越远,孔径时间越来越长,数据量越来越大。传统的SAR信号处理都是在收完整个孔径的回波数据然后,然后进行信号处理。这样孔径时间越大需要的板卡越来越多,对于机载或者星载SAR系统受制于载荷重量,信号处理不能无限制增加板卡数。文章设计了一种基于TMS320C6678高性能数据分发系统,可有效地提高系统实时性。     

SAR图像压缩采样恢复的GPU并行实现

压缩采样(CS)技术被尝试应用于合成孔径雷达(SAR)图像的压缩。然而,高分辨SAR图像数据量大,导致压缩采样后的恢复过程计算量大,传统的中央处理器(CPU)无法实时成像。为解决这一问题,该文在图形处理器(GPU)平台上设计了CS的并行方法,并实现了SAR图像压缩。实验结果表明,在保证SAR图像压缩性能的前提下,该文设计的GPU并行处理速度能够提高到CPU串行处理的8.8倍。