基于GPS和DirectDraw的SAR运动轨迹记录技术研究

本文介绍了合成孔径雷达（SAR）的运动轨迹记录技术,该技术主要应用于合成孔径雷达成像处理器和地面处理系统中,以实现雷达图像采集过程中运动轨迹的记录并通过DirectDraw技术将雷达运动轨迹标注在地图中。研究主要内容包括雷达经纬度信息的获取,以及通过经纬度信息将雷达在地图上进行定位。雷达经纬度信息的获取是通过GPS模块来实现的,将雷达在地图上进行标定是通过MFC的DirectDraw来实现的。最终该项技术已经成功的应用于雷达的地面处理系统中。     

室内实测数据太赫兹合成孔径雷达成像研究

合成孔径雷达实现高分辨率成像要求平台作理想匀速直线运动,相对传统微波SAR而言,太赫兹波的波长更短,SAR平台高频微小振动对常规微波频段 SAR影响几乎可以忽略,对太赫兹合成孔径雷达（Terahertz synthetic aperture radar ,T Hz‐SAR）的影响必须精细处理,研究适用于 T Hz‐SAR的成像补偿算法是必要的。本文建立 T Hz‐SAR非理想情况下的回波模型,分别从时域和频域详细分析运动误差对回波的影响。提出了一种基于回波数据的T Hz‐SAR成像运动补偿算法,采用中心频率0．3 T Hz的SAR系统进行实验,使用RD算法对目标进行二维高分辨成像,得到3个角反射器的二维SAR图像。实验结果验证了系统的可行性和所给处理算法的有效性,为外场车载或机载的T Hz‐SAR成像奠定了基础。     

合成孔径雷达图像重建的断层投影技术

本文提出了一种新的聚束式合成孔径雷达（SAR)成像算法,这种算法的基础是SAR的断层投影成像模型,在约束优化重建技术中融入了成像目标的先验特征。通过对MIT Linclin实验室ADTS数据库提供的雷达图像数据进行重建,给出了SAR成像结果,与传统SAR成像算法相比,此算法具有更高的抗噪力,能更好地区分不同的目标区域。     

海面SAR时域回波信号可视化仿真计算

利用计算机来模拟合成孔径雷达回波信号是雷达系统仿真中重要的一部分。借助雷达目标的高频电磁散射特性,运用图形电磁计算方法,开发了可快速、有效地获取合成孔径雷达回波信号的方法,可为合成孔径雷达成像提供原始的雷达回波数据。以起浪海面为目标实例,利用海浪频谱构建海面的几何模型,针对此海面模型,运用高频散射机理,实时可视化地计算其电磁波回波场强以及模拟出时域回波信号。利用条带式合成孔径雷达成像方法,通过该回波信号仿真出海浪面的合成孔径图像,验证了该方法有效性。     

MEMS IMU随机误差建模在SAR运动补偿中的应用

随着SAR小型化发展趋势,低精度小型化微机电系统惯性测量系统（MEMS IMU）在SAR运动补偿中越来越受到重视。鉴于MEMS IMU 中随机误差较大,为提高其短时间内相对运动测量精度,从IMU测量误差对SAR成像的影响分析出发,采用基于时间序列分析方法对MEMS IMU中随机误差进行建模,并构建Kalman方程对IMU原始数据进行了滤波处理,减小了随机误差,从而降低随机误差在合成孔径时间内对SAR运动补偿的影响。机载SAR飞行试验数据处理结果表明,此方法能够有效的减小随机误差,提高SAR图像聚焦质量。     

一种基于参数估计的运动舰船SAR成像方法

海面舰船不仅存在自身动力带来的平移运动,还受风浪等影响存在摇摆运动和振荡运动等复杂运动形式,传统SAR成像算法难以获得聚焦舰船图像,首先建立了海面振荡舰船和摇摆舰船的SAR成像几何模型,在此基础上了推导并分析了回波信号特点,针对回波特点提出了基于附加多普勒参数估计与补偿的舰船成像方法,使用平滑伪魏格纳分布（SPWV）提取并估计附加多普勒参数,能够明显改善振荡舰船和摇摆舰船SAR成像的聚焦效果,最后通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

频率分集阵列的ISAR成像技术

频率分集阵列(frequency diversity array, FDA)在雷达探测与成像中具有很大优势。然而，当FDA应用于逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)时，FDA的自动扫描特性成为了需要解决的关键问题之一。针对该问题，将FDA持续性聚集跟踪波束技术应用到ISAR成像中，实现了高能量积累的FDA-ISAR成像。首先通过该技术向位于不同时刻不同角度的目标重复发射脉冲信号，然后对跟踪波束的回波进行相位补偿，最后采用快速傅里叶变换算法完成二维成像。仿真结果表明，使用持续性聚焦跟踪波束可获得能量叠加的增益效果，并且结合此技术的FDA-ISAR成像系统可实现对运动目标的二维成像。     

基于二维匹配优化成像的地面动目标检测方法

合成孔径雷达在对地面运动目标的高精度成像时,目标径向速度引起距离向走动、方位向速度引起散焦,导致目标的信噪比和检测概率下降。采用距离走动校正滤波器组和方位匹配滤波器组级联的方法对多通道杂波抑制后的数据进行二维匹配优化成像,降低剩余杂波的功率同时提高动目标的聚焦效果;进一步在各滤波器成像后使用自适应门限进行恒虚警检测,并对输出的多个检测结果进行判断与融合。仿真与实测数据的处理结果表明了该方法的有效性。     

微波三维成像离散点目标回波数据模拟

成像雷达一般可分为合成孔径雷达(SAR)和逆合成孔径雷达(ISAR).研究目标的RCS特性当前普遍应用ISAR成像技术,而这些目标的成像能力都依赖于目标的回波信号.在ISAR三维成像理论的基础上,模拟离散点目标的回波信号,为三维成像软件提供三维空间的模拟数据,用来验证成像软件的正确性.基于已有的一维和二维成像软件对模拟数据进行了分析.从三维数据中提取出一维和二维数据,成像结果证明了模拟数据在一维和二维的有效性,从而保证了模拟数据三维成像可靠性.     

基于压缩感知的SAR宽带干扰抑制方法

压缩感知合成孔径雷达成像能够利用较少的观测数据清晰的恢复目标图像,但当回波中存在宽带压制干扰时,会严重破坏场景稀疏性,造成成像质量恶化。研究了一种基于选择性测量的自适应压缩感知宽带压制干扰抑制方法,通过构造一种压缩域投影滤波器并结合噪声联合检测算法,自适应感知干扰的位置信息,对合成孔径雷达（SAR）回波信号进行选择性测量,从“源头”上避免了干扰对SAR目标回波信号稀疏性的影响。仿真结果表明,该方法在减少SAR系统处理数据量的同时,使SAR成像质量明显提高,证明了该方法的有效性。     

结合属性散射中心模型和空间变 迹法的 SAR 图像旁瓣抑制方法

针对合成孔径雷达( synthetic aperture radar,SAR) 图像旁瓣抑制问题,提出结合属性散射中心模型和空间变迹法 (spatially variant apodization, SVA)的新途径。 空间变迹法作为一种经典超分辨率图像处理技术,能在抑制旁瓣的同时保持良 好的主瓣分辨率。 属性散射中心可以很好地描述目标在高频区的电磁散射特性,是分析 SAR 图像的有力工具。 基于属性散射 模型的参数估计得到的先验知识再利用空间变迹法处理 SAR 图像,达到抑制旁瓣的目的。 实验结果表明,该方法可以有效抑 制 SAR 图像旁瓣。     

基于GPU的ISAR成像算法实现

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)是一种具有很高的成像分辨率的雷达,其成像过程是一项大数据量的高密度计算的处理任务。图形处理器(GPU)具有数十倍于CPU的浮点计算能力以及传输带宽,而CUDA 技术的发展使得多线程、单指令的GPU 架构能够方便快速地进行并行计算。提出了一种在cuda平台上用GPU进行非相参成像处理的高效方法,利用GPU 的并行特性,实现了成像处理过程的并行化,与一般GPU 处理方法相比,其处理速度可以达到实时成像的效果,运算速率明显提高。     

多视极化白化滤波器参数估计方法的改进

多视极化白化滤波器(MPWF)是一种专门应用于极化SAR图像降噪的有效方法,其中,滤波器参数估计的精确度直接决定了其滤波性能的好坏。本文通过对全极化SAR噪声模型的介绍和几种典型的参数估计方法的比较,针对传统方法的缺陷,提出基于无监督分类的自适应参数估计方法。此方法以分类图像作为对象;在滑动矩形窗内以中心像素作为参照物,自动搜索与其同类的像素并用于降噪。实验结果表明,该法不仅有效地抑制了相干斑,而且对图像的纹理信息具有很好的保持能力。     

运动误差对机载SAR定位精度的影响

定位精度是合成孔径雷达(SAR)系统的一项重要指标.本文在影响SAR定位精度的诸多因素中,主要研究了运动误差对定位精度的影响问题.首先建立了SAR定位模型,然后从成像的角度分析了距离向运动误差和方位向运动误差对定位精度的影响,推导了运动误差影响定位精度的数学表达式,对影响SAR定位精度的雷达参数进行了分析,并进行了仿真实验.仿真结果表明:距离向速度误差是影响SAR定位精度的主要因素,定位精度还与斜视角和飞行速度有关.本文可为SAR系统定位精度指标设计提供理论支撑.     

SAR海面风场反演研究

本文对SAR(合成孔径雷达)海面风场反演进行了研究.首先介绍了SAR反演海面风场的物理机制,然后阐述了由雷达后向散射截面反演海面风场的模式函数,随后对最具代表性的CMOD4经验模式函数进行了仿真,得到了海面雷达后向散射系数在不同海面风速、风向、雷达入射角和极化条件下的变化关系.结果表明:海面雷达后向散射截面在不同程度上依赖于风速、风向、入射角和极化方式,这对将CMOD4模式实际应用于SAR海面风场反演有很大的指导作用.     

基于图像对比度的舰船目标成像算法

针对舰船目标ISAR成像时舰船随机摆动对于成像质量的影响,提出了一种同时基于多普勒中心估计和图像对比度准则的最优成像时间段选择方法。该方法根据海舰船回波的实际数据,估计各个回波的多普勒中心频率,并根据多普勒中心曲线选取舰船目标的线性成像段。然后,通过采用图像对比度准则,对该线性段进行处理。相比已有的方法,本文的成像效果更好。该方法易于实现且运算量较低,适用于实时应用。仿真数据的处理结果验证了本文所提方法的有效性。     

基于SVA的斜视SAR图像旁瓣抑制算法

针对已有的空变切趾滤波(SVA)算法不能有效抑制斜视合成孔径雷达(SAR)图像旁瓣的问题,提出一种基于斜视谱矫正的斜视SVA算法,提高了SVA算法对斜视SAR图像的旁瓣抑制效果.首先分析了斜视SAR图像的频域支撑形状,给出SVA算法对于斜视SAR图像旁瓣抑制效果不良的原因;然后提出了斜视SVA算法,该算法通过斜视SAR图像的频谱矫正,将方位向旁瓣矫正到与雷达运动方向平行的轴向上,分别对距离向和方位向旁瓣进行SVA处理,得到旁瓣抑制之后的结果;最后通过仿真数据处理结果的验证了斜视SVA算法的有效性.