地球自转对星载合成孔径高度计的影响

合成孔径高度计在方位向采用了合成孔径的方法,是一种新型高度计。在回波数据处理中,要在多普勒域进行延迟补偿,故而需对回波的多普勒频率特性进行研究。通过对卫星雷达和地面目标相对运动速度的分析,得到了回波的多普勒频率公式。地球自转所产生的多普勒频率对合成孔径高度计的回波波形、有效视数和测量精度存在一定影响。因此在延迟补偿、系统设计、信号处理等方面要加以考虑。     

合成孔径高度计中的延迟补偿问题

首先从多普勒波束锐化和相位分析两个角度简单介绍了合成孔径高度计的基本原理以及延迟补偿技术，并给出了点目标的功率回波信号。在此基础上，分析了延迟补偿对于多普勒频率估计的要求,给出了多普勒频率估计误差与延迟补偿误差的关系。
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合成孔径声纳中高速距离求解的FPGA实现

在合成孔径声纳的时域成像算法中,求解接收换能器到成像点之间的距离是其中重要的一步.由于求解距离需要使用两次平方、一次加法和一次开方运算,计算量之大使得在实时成像算法中常用查方法代替实时距离求解,但此方法既不精确也消耗了大量存储器以及前端总线资源.本文提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的单精度浮点高速距离求解的方法.实验表明,该方法可以实现单线程413.4M次/秒的距离求解,远高于通用处理器,且具有较小的FPGA资源占用.     

合成孔径声纳成像改进距离-多普勒算法研究

在合成孔径声纳成像优化的研究中,传统距离-多普勒算法主要应用于窄带窄波束信号合成孔径成像,而在合成孔径声纳领域,由于信号带宽较大,波束较宽,使得成像效果较差.研究了经典距离-多普勒算法的原理,提出了其局限性,针对合成孔径声纳的宽带宽波束信号特点改进了传统算法.放弃窄带信号条件下的Fresnel近似,利用更精确的适用于宽带宽波束信号的距离双曲线模型对算法进行了推导,并在推导结果的基础上对成像区域中任意点目标上进了仿真.仿真结果表明,改进算法具有更高的分辨率和适中的运算量,比传统距离-多普勒算法更适合应用在合成孔径声纳成像中.     

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FPGA的数字高度计开发

针对声纳高度计、全球定位系统（GPS）和气压高度计的高度定位应用,开发了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字高度计,具有成本低、速度快、功耗小的特点.FPGA完成声纳高度计、GPS和气压高度计的数据采集,高度信息处理,气压高度计温度补偿及串口输出等工作.对高度计的误差来源进行分析,重点对气压高度计的温度漂移现象进行了补偿修正.为了验证设计效果,对数字高度计进行了测试,测试结果表明：高度计在进行误差补偿后,在低空范围内误差为0.1m左右,高空范围内误差为2～3m,可用于普通导航领域.     

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.     

基于严格解析谱的多接收子阵合成孔径声呐CZT算法

针对多接收子阵合成孔径声呐(SAS)精确二维谱表达式复杂,从而只能应用于RD算法的问题,提出将严格解析谱的距离徙动近似为斜距变量的线性函数,然后利用Chirp-z变换校正距离徙动,并给出基于严格解析谱的多接收子阵SAS CZT算法.提出的基于严格解析谱的算法避免了插值操作,提高了算法效率与相位保真度,仿真实验表明,提出...     

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。     

基于区域网平差的干涉合成孔径雷达数字高程模型校正

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是获取数字高程模型(DEM)的常规手段,而通过干涉技术获得DEM后,其精度会受到轨道定位、影像的配准、干涉图获取、相位解缠等精度的影响。已有的利用区域网平差提升DEM精度的研究忽略了DEM的初始平面定位误差的影响。引入DEM的平面高程一体化区域网平差,将区域网平差分解为平面定位六参数的优化和高程误差模型的平差求解两个独立的平差过程,同时利用激光测高数据作为高程控制。从哨兵干涉生成的20 m分辨率DEM实验结果看,平差后DEM的高程均方根误差(RMSE)从平差前的19.372 m提升到了3.459 m。DEM对应连接点的平面内符合精度RMSE从初始182.462 m提升至14.887 m。而传统的不考虑平面误差的DEM优化方法在平差后高程精度提升至7.865 m,远低于所提出的方法,验证了提出的考虑平面误差的区域网平差方法的有效性。     

合成孔径雷达及其干涉技术研究进展

合成孔径雷达(Synthetic aperturer adar,SAR)能够在全天候、全天时条件下对地面进行大范围测绘,是现代民用遥感和军事侦察中的重要手段。本文回顾了SAR及干涉合成孔径雷达(InSAR)技术的历史,叙述了SAR由非聚焦到完全聚焦,由光学处理到全数字式处理,由二维测绘到干涉三维测绘的发展历程。通过例举典型系统,介绍了国外机载、空载SAR和InSAR技术的现状,并对我国近年来在该领域取得的进展作了简要介绍。最后,本文给出对SIR—C／X—SAR采集的航天飞机SAR数据处理所得到的成像结果。     

基于零点指向技术抑制星载SAR距离模糊算法

给出了基于零点指向技术抑制星载合成孔径雷达距离模糊的算法.该算法主要利用阵列信号处理中零点指向技术的原理,将抑制距离模糊问题转化为在指定方向上功率极小化问题,又可等效为最小二乘零点功率约束优化问题.通过将约束矩阵特征值分解和选代相结合的方法对该优化模型进行求解,得到天线方向图最优加权系数,从而精确地控制零点的深度和宽度,达到对星载SAR距离模糊有效抑制的目的.仿真结果表明了该算法的有效性.     

基于OpenMP的SAR距离多普勒成像算法的研究与实现

阐述OpenMP的特点与使用方法,分析合成孔径雷达距离多普勒成像算法,得到该算法中适合利用OpenMP并行处理的部分:傅里叶变换和逆傅里叶变换,并将OpenMP应用到傅里叶变换和逆傅里叶变换中。将原雷达距离多普勒成像算法,设计成可并行化执行的程序。采用pragma omp for和pragma omp section两种并行设计方法,通过创建多个线程,缩短程序执行时间。实验证明,采用双核处理器并行化的雷达成像算法,图像生成时间缩短到原来时间的67%左右,可有效地提高处理效率,充分挖掘处理器的处理能力。     

基于合成孔径雷达回波数据的海岸线提取方法

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,简称SAR)通过对地面目标的多次照射来提高方位向上的目标分辨能力,由此使现有的SAR目标检测算法通常是一个基于SAR图像的"后处理"过程.在分析各种成像算法和现有的一些典型SAR目标检测算法的基础上,提出了一种在非成像状态下进行海岸线提取的新方法,把成像处理与目标检测问题有机地结合起来.通过真实星载SAR回波数据应用实验,证明了直接利用SAR回波对海岸线检测的有效性.     

高分辨率极化合成孔径雷达成像研究进展

合成孔径雷达（Synthetic aperture radar,SAR）是一种有效的地球遥感技术,对观测区域进行全天时、全天候的高分辨率大范围成像,在军事侦察、环境监测和地质测绘等领域有着十分广泛的应用。随着雷达技术和地球科学的发展,人们期望能够获取更多的目标特性,传统的单极化SAR已经难以满足越来越多元化的实际应用需求。极化合成孔径雷达（Polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR）基于多个极化通道获取目标不同极化状态下的散射特性丰富了SAR图像的信息量,拓展了SAR的应用领域。从极化数据中准确地解译目标的物理特性是PolSAR应用的重要前提。本文对PolSAR的研究进展进行了总结,重点介绍了极化目标分解算法,给出了高分辨率PolSAR实测数据处理结果,并对未来研究方向进行了展望。     

合成孔径雷达图像中的动目标速度联合估计

为估计复数合成孔径雷达图像中动目标的速度,本文基于对称散焦滤波技术设计了联合速度估计方法.对于一个动目标雷达图像,该方法首先利用一距离向速度值在距离多普勒平面将目标的距离多普勒轨迹沿距离向对齐,然后利用一方位向速度值构建的对称散焦滤波器沿方位向将该目标图像重新聚焦,得到两个新的目标图像.通过计算这两幅散焦图像的锐度差,可建立一个以距离向速度和方位向速度为变量的锐度差曲面.在曲面的峰值或谷底处即可得到目标速度的估计值.理论分析和实验结果表明了该方法的可行性和有效性.