数据筛选的低频UWB SAR图像快速可视化

目的 为了能够快速得到适于视觉解译的UWB SAR图像,提出了一种基于数据筛选的低频UWB SAR图像快速可视化算法.方法 该方法从统计学的角度出发,讨论了低频UWB SAR图像数据的统计特性和灰度分布模型;在此基础上,首次提出采用3σ准则对低频UWB SAR图像数据进行筛选;并使用修正映射函数映射.结果 对处理后所得图像进行质量评估,可以发现,所得灰度图在等效视数、中央凹特征和对比敏感度特征等方面要优于传统方法处理的处理结果,因而更符合人类视觉系统特征,更易于人眼视觉系统全面了解低频UWB SAR图像表征的场景信息.结论 与传统方法相比,该算法能自适应压缩图像动态范围,处理耗时短,所得图像细节突出,适于对低频UWB SAR图像数据实时处理.     

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。      

基于最优区域划分的子块快速因子分解后向投影算法

后向投影(Back Projection,BP)算法具有精确聚焦、完美运动补偿等优点,适合于机载超宽带合成孔径雷达(Ultra Wide Band Synthetic Aperture Radar,UWB SAR)成像,但是巨大的计算量限制了它的实际应用。子块快速因子分解后向投影算法(Sub-Image Fast Factorized Back Projection,SIFFBP)算法大幅度减小了BP算法的计算量,提高了BP算法的实用性。本文通过分析SIFFBP算法区域划分的约束条件,提出了一种基于最优区域划分的改进算法,解决了传统SIFFBP算法在小波束积累角时加速性能下降的问题。当波束积累角小于60度或成像区域长宽相差较大时,改进算法进一步减小了计算量。仿真和实测SAR数据的成像结果验证了改进算法的性能。     

机载高波段SAR大斜视角大场景成像算法研究

该文基于合成孔径雷达(SAR)斜视成像模式,分析了机载成像处理中斜距展开和二维解耦合近似相位误差与波长、斜视角、分辨率和测绘带宽度等参数的关系,证明二阶近似可满足常规高波段SAR大斜视角成像要求,但改进RD算法的聚集深度问题限制了成像方位孔径,常规CS算法未考虑二次距离压缩(SRC)的空变性,其大场景成像效果均不佳,只有NCS算法考虑了SRC随距离的线性变化,大场景高波段SAR成像聚焦性能最优。对毫米波SAR点目标成像的计算机仿真结果证明了上述分析结果。     

前视成像中Keystone变换残余距离走动的频域补偿

空载平台采用扫描模式进行前视成像时,平台运动会导致目标积累时间内出现距离走动和多普勒模糊。Keystone变换可以补偿前视扫描时间内目标的跨距离单元走动,但是在发生多普勒模糊的情况下,Keystone校正的模糊数补偿可能引入速度残差,导致目标定位误差。针对此,本文研究了空载平台前视成像的Keystone校正方法,提出一种在频域补偿Keystone变换残余距离走动的方法,即基于速度残差进行距离走动校正降低残余包络误差,实现目标的聚焦与准确定位。基于单脉冲前视成像的理论分析与仿真实验验证了所提出算法的有效性。     

基于AD9650的高速大动态范围数据采集系统设计

在高杂波环境下工作的雷达系统要求大的瞬时动态范围,才能实现对弱目标信号的录取,迫切需要设计实现高动态范围的高速数据采集系统。研究了ADC芯片选型、时钟设计和前端电路设计对数据采集系统动态范围的影响,基于AD9650设计实现了一个16 b,65 MSPS的高速数据采集系统,用于实现对高杂波环境下雷达回波信号的采集。     

多旋翼无人机载SAR的视线运动误差修正与补偿

多旋翼无人机体积小、重量轻、成本低,但由于飞行航迹极不稳定,成像信号处理难度很大。基于惯导数据实时调整脉冲重复频率(PRF)可预先补偿航向位移误差,但是,其残余误差在高波段合成孔径雷达(SAR)斜视成像时不能忽略。为此,利用位移实测值与理想值间的差异提取残余航向位移误差,修正了斜视成像几何下的视线运动误差,改进了传统的1阶、2阶视线误差补偿因子,并基于成对回波理论分析了旋翼无人机正弦位移误差的幅度和频率容限。仿真和实测数据验证了所提方法在大斜视成像时可减小视线运动误差约一个数量级,显著提高多旋翼无人机载SAR成像的性能。      

UWB SAR实时PRF调整

在超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)实时成像中,载机沿航向前向速度误差的影响主要是通过实时调整脉冲重复频率(PRF)来消除的,相对于高波段数据,在相同分辨率条件下,UWB SAR数据对载机前向速度的变化要敏感得多.文中分析了UWB SAR实时PRF调整中的3个因素:方位聚焦的要求、硬件调整PRF的精度以及惯导测鲢精度,得出UWB SAR中PRF调整的精度主要由惯导的测量精度决定.仿真数据分析了UWB SAR实时PRF调整对成像质量的影响以及研究结论的有效性.     

一种单脉冲雷达多通道解卷积前视成像方法

合成孔径(SAR)技术能有效提高雷达的方位分辨率,但当雷达航迹与波束重合时方位分辨率会迅速下降,形成盲区。为解决前视成像问题,本文引入了多通道解卷积技术,以单脉冲雷达为背景,研究了解卷积后的成像信噪比和方位分辨率,认为对天线方向图截断后的形状也是影响信噪比的主要原因之一。在此基础上进行的前视成像仿真结果表明:这种方法相对实孔径成像可有效改善方位分辨率一个数量级以上,同时信噪比损失相对不考虑天线方向图截断形状明显减小。     

基于高性能DSP的自动距离跟踪系统的设计

在简单介绍自动距离跟踪系统工作原理的基础上,结合一个二阶距离跟踪系统的例子,着重讨论了用高性能的DSP芯片和大规模可编程FPGA共同实现的自动距离跟踪系统的硬件结构和主要工作流程,及其与传统的自动距离跟踪系统相比所具有的特点,分析了该系统的主要性能指标并给出了该系统的实验测度结果。