无人机载微型SAR系统设计与实现

针对无人机微型化发展对合成孔径雷达（SAR）系统的微型化需求,该雷达系统设计方案采用调频连续波体制、功能及系统一体化、射频直接调制及数字解调和芯片化设计等技术,降低了系统复杂度,减少了系统的体积、重量和功耗,实现了小体积、轻重量、低功耗的微型 SAR系统。分析了调频连续波体制SAR的成像算法及其地面动目标显示（GMTI）处理技术。通过微型 SAR系统在小型无人机平台上的飞行试验,试验结果验证了系统的有效性和可行性。     

无人机载微型SAR系统设计与实现

针对无人机微型化发展对合成孔径雷达(SAR)系统的微型化需求,该雷达系统设计方案采用调频连续波体制、功能及系统一体化、射频直接调制及数字解调和芯片化设计等技术,降低了系统复杂度,减少了系统的体积、重量和功耗,实现了小体积、轻重量、低功耗的微型SAR系统。分析了调频连续波体制SAR的成像算法及其地面动目标显示(GMTI)处理技术。通过微型SAR系统在小型无人机平台上的飞行试验,试验结果验证了系统的有效性和可行性。     

基于VxWorks的SAR信号处理的实现

针对当前SAR系统平台对实时性和稳定性要求的不断提高,构建了一种基于嵌入式实时操作系统VxWorks的SAR实时成像信号处理系统。与传统SAR信号处理系统相比,文中系统的处理方式具有高效、实时、多任务并行等处理优点。并结合雷达成像系统,论述了系统模块组成以及系统工作模式,以及基于VxWorks的实时多任务的SAR信号处理软件设计步骤。通过外场试验,对系统进行了验证,结果表明该系统具有较高的可靠性。     

微型SAR成像量化显示的FPGA实现

针对微型合成孔径雷达(SAR)实时成像处理机高性能、小体积、低功耗的特点和要求,提出了一种基于FPGA实现微型SAR成像灰度量化、显示驱动的设计方案.采用StratixⅡ EP2S180开发板为设计平台,并自行设计了SDRAM和VGA软核控制器.硬件实现了SAR成像压缩后的16bit数据量化为8bit灰度值,成功驱动VGA接口实时显示SAR灰度图像.     

微型SAR成像系统分析

微型SAR分辨率高,体积小,重量轻,受到广泛重视,将广泛应用于无人机侦察平台。介绍了调频连续波SAR的去调频信号模型,重点推导了多普勒误差的补偿方法,并推导出改进的距离-多普勒成像算法。通过仿真和实时成像验证了该算法的正确性和可行性。     

基于DSP的高分辨SAR多普勒调频率的估算

高分辨合成孔径雷达(SAR)的实时成像系统应用广泛,但其实际运算量大.要满足实时成像的效果,就需采用信号处理能力很强的数字信号处理器.高分辨SAR实时成像系统信号处理部分由距离脉压、方位脉压及多普勒调频率估计等几个模块构成.针对实时高分辨SAR成像中的多普勒调频率模块的实现进行具体分析,并采用ADI公司的TS-201S处理器平台完成快速估算.     

微型SAR的数字下变频设计

在微型SAR实时成像样机的设计中,对雷达回波在中频进行采样,然后采用数字下变频技术实现正交解调,可以减少系统的复杂性,提高雷达的数字化程度和性能。该文针对微型SAR方案中数字下变频设计中的难点,即采样频率高达2 Gsps,带宽900 MHz,实时处理的难度很大,根据具体设计参数优化了数字下变频的实现结构,重点比较了并行FIR滤波器和快行FIR滤波器的差别,然后在FPGA中编程实现了数字下变频模块,给出资源占用情况、运行速度和量化噪声影响,最后给出在微型SAR技术项目中的实际应用结果,理想的成像结果表明了该设计的正确性。     

微型SAR实时信号处理和控制系统一体化设计

介绍了一种微型SAR实时信号处理和控制一体化系统及实现算法流程。该系统采用FPGA和ADSP-TS101混合处理的方式,提升了处理性能;并利用FPGA实现了传统控制系统功能,降低了系统重量和功耗,满足微型SAR系统的要求。并在飞行试验中获得实时处理图像,验证了系统设计的可靠性和算法的可行性。     

基于FPGA实现实时SAR成像系统设计

根据合成孔径雷达(SAR)成像基本原理,结合当前基于现场可编程门阵列(FPGA)实现数字信号处理的能力,本文对SAR成像系统的FPGA实现方法做了深入探究.该系统设计将SAR成像算法映射到FPGA中进行实现,结合重新时序分布、展开与合并等算法实现技术,同时注重流水线、并行处理等基本设计技巧,极大地提高了SAR成像系统的运算精度和运算速度.通过仿真验证,设计的系统具有实时高性能的特点,可以很好地满足空载实时SAR成像要求.     

用ADSP21062高速信号处理系统实现机载SAR实时成像处理器的方位向处理

机载SAR实时成像处理器可以在载机飞行的同时获得高分辨率的SAR图像,对于实时监测、军事侦察等应用具有重要意义。实时成像处理器就是用高速数字信号处理系统来实时地实现SAR的成像算法。该文介绍SAR实时成像处理器方位向处理部分的研制,该部分采用了自行开发的、基于ADSP21062的高速信号处理系统,8片ADSP21062被安排在4个并行处理通道中,具有960MFLOPS的峰值处理速度,优化的软件设计保证了硬件资源的利用效率。仿真测试和外场实验证明了该系统的设计是成功的。该文对方位向处理部分的实现原理、硬件结构、软件设计进行了详细介绍。     

Analytical modelling and software implementation of synthetic aperture radars

Synthetic aperture radar (SAR) imaging systems are a complement to passive remote sensing. However, the process of image formation is so complex that the final image in the system is formed only after three basic steps: raw data acquisition, forming the signal and the image space. In addition, there are various factors that are involved in the information recorded by SAR within the system and outside the system, such as radar, platform, processing algorithm, imaging region and channel. Each of these factors has been formed by many parameters and this issue adds to the complexity of the behaviour of SAR. Therefore, due to the complexity, providing a model that describes how the SAR imaging system works is highly important. In this paper, the performance of SAR in the image formation section is analytically modelled at first, and then implemented as software. Raw data acquisition is performed in CST software and the signal and image formation are performed in MATLAB software. This implementation provides many abilities, such as better interpretation of SAR images, simulating the effect of the important parameters in SAR images, etc.     

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。     

Imaging and MTI processing based on dual-frequencies dual-apertures spaceborne SAR

Based on dual-frequencies dual-apertures spaceborne SAR (Synthetic Aperture Radar), a new SAR system with four receiving channels and two operation modes is presented in this paper. SAR imaging and Moving Target Indication (MTI) are studied in this system. High resolution imaging with wide swath is implemented by the Mode I, and MTI is completed by the Mode II. High azimuth resolution is achieved by the Displaced Phase Center (DPC) multibeam technique. And the Coherent Accumulation (CA) method, which combines dual channels data of different carrier frequency, is used to enhance the range resolution. For the data of different carrier frequency, the two aperture interferometric processing is executed to implement clutter cancellation, respectively. And the couple of clutter suppressed data are employed to implement Dual Carrier Frequency Conjugate Processing (DCFCP), then both slow and fast moving targets detection can be completed, followed by moving target imaging. The simulation results show the validity of the signal processing method of this new SAR system.     

基于ADSP-TS201的实时SAR成像研究

SAR成像具有数据率高、数据量大、算法复杂、处理实时性较难保证的特点。目前随着大容量、高速并行计算机技术的迅速发展,成像雷达信号处理实时性问题的研究获得了很大的发展。介绍了一种基于ADSP-TS201实时信号处理系统的体系结构和SAR实时成像算法流程,最后通过试验论证了该方法的正确性。     

通信瓶颈下的实时并行任务分配研究

提出了实时并行任务粒度划分的具体设计方法，采用了系统内通信迟延最小的约束条件进行多处理器上的任务分配，解决了高速实时信号处理中的数据通信瓶颈问题。在自行设计的超立方体结构的通用信号处理机上，实现了空时二维自适应信号处理和SAR实时成像，显著减小了数据通信迟延，提高了并行效率和性价比。     

SAR图像边缘混叠现象研究

针对SAR图像边缘混叠现象,本文从SAR数据接收机理及数据处理方式上分析了这种混叠现象的起因。分析发现,这种混叠现象与SAR接收数据信号特性及线性调频信号匹配压缩特性有关。与截短的线性调频信号的匹配压缩结果相似,SAR实际数据方位向、距离向起始位置和结束位置附近的目标回波数据被截断,因此对任意一部以线性调频信号为发射信号的SAR系统,其所得成像处理结果总会出现图像边缘混叠现象,且混叠区域大小正好为方位向和距离向上的半个脉冲持续时间的采样点。RADARSAT-1数据及线性调频信号的处理结果验证了上述结论的正确性。最后,本文给出选择无混叠SAR图像的两种方法。      

稀疏微波成像研究进展(科普类)

稀疏微波成像是将稀疏信号处理理论系统性地引入微波成像并有机结合形成的微波成像新理论、新体制和新方法。该文阐述了稀疏微波成像中稀疏表征与变换域映射、稀疏观测约束、以及非模糊重建等关键科学问题;在此基础上介绍了稀疏微波成像的主要研究进展以及原理样机的机载飞行实验,实验结果表明了稀疏微波成像原理和方法的可行性和有效性;另外,该文还讨论了稀疏微波成像在3 维雷达成像、逆合成孔径雷达、探地雷达等领域的应用。      

无人机载SAR实时信号处理系统设计

针对合成孔径雷达实时成像处理中数据量大、数据吞吐率高、成像算法实现复杂等特点,设计了适合于无人机载SAR实时信号处理系统的硬件平台和实时信号处理算法流程。该信号处理系统包括一块带有AD采集功能的接口板和两块以TS201为核心处理器的信号处理板。考虑到实时性要求和无人机平台的不稳定性,设计了一种结合惯导和回波数据进行运动补偿的改进型RD成像算法。在无人机平台上成功稳定地实现大面积连续实时成像,证明信号处理系统稳定可靠,实时信号处理算法可行。