基于FPGA的多波束相参积累的快速实现

在雷达信号处理中,Keystone变换常常用于校正回波信号长时间相参积累过程中出现的距离走动,以提高信噪比。常规的插值做法运算负担重,资源占用多,当需要对多波束并行处理时,难以进行工程实现。使用非均匀快速傅里叶变换(Non-Uniform Fast Fourier Transform,NUFFT）来实现对多波束信号的相参积累,可以明显减少运算量,提高检测效果。同时,提出一种新的现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现方式,通过改写旋转因子,利用两级快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)来实现NUFFT,提高运算速度的同时又减少了存储量。此方法已经在FPGA中实现,并应用于雷达中。     

一种基于PCIE总线的改进分散集聚DMA的设计

随着雷达数据记录回放系统对数据传输速率的要求越来越高,提出了一种基于外设部件高速互连标准(PCIE)总线的多通道分散集聚DMA的改进方法。针对现有分散集聚DMA获取、更新描述符需要DMA控制器与驱动频繁握手的不足,提出了一种通过集中传输DMA描述符链表给FPGA的方法,基于该方法设计了一种改进的DMA控制器,实现了雷达数据的连续传输,并能够与雷达信号处理系统配合,实现雷达数据的流水传输与处理。该设计具有良好的稳定性,实际测试的数据传输速率最高能达到1500 MB/s,能够满足雷达数据的高速传输。     

基于目标相干性表征差异的多波段SAR相干变化检测方法

相干变化检测(Coherent Change Detection, CCD)利用变化前后SAR图像间的相位相干性检测场景中发生的微小变化。传统的CCD方法由于对目标探测尺度单一,难以区分场景中目标变化区域与低相干干扰区域。多波段SAR对目标进行多尺度探测,依据电磁波对目标的穿透特性、目标的结构特性以及目标发生的变化尺度形成不同的相干性表征。该文据此提出一种多波段CCD方法。该方法先分别获取各个波段的相干变化差异图,然后依据目标的多波段相干性表征使用改进的期望最大化(Expectation-Maximization, EM)算法对场景分类,接下来根据少量监督样本确定目标变化类别,最后用Dempster-Shafer (DS)证据理论处理,获取多波段融合相干变化差异图。该结果可有效排除各个单波段存在的低相干干扰,达到降低虚警概率的目的。该文采用变化前后的L波段与P波段重轨SAR数据进行方法验证,实验结果与指标参数证明了该方法的有效性与正确性。      

调频连续波SAR数字接收机技术研究

针对调频连续波合成孔径雷达系统误差提取和校正困难的问题,提出了一种基于数字接收机的调频连续波合成孔径雷达系统方案.分析了去调频接收模式下调频连续波合成孔径雷达的回波特性,研究了系统误差对回波信号的影响,推导了在数字时域对回波信号进行正交解调、去调频接收处理以及系统误差提取的实现过程.数字接收处理的方法可以简单有效地提取系统的幅相误差,并进行校正.最后,通过实验仿真证明了该方法的有效性和正确性.     

调频连续波SAR非线性处理方法研究

合成孔径雷达系统畸变引入的幅相误差严重影响了雷达的成像效果,必须予以校正才能获得高质量的图像。该文针对调频连续波SAR系统频率响应非理想特性引入的幅相误差以及信号扫频非线性误差对系统性能的影响,分析建立了存在系统误差的调频连续波SAR系统回波信号模型,研究了系统误差估计与校正的问题,并考虑小型化调频连续波SAR实时成像处理的需求,提出了一种改进的适合实时成像处理的调频连续波SAR的高精度非线性距离-多普勒成像处理算法。最后,通过理论推导和仿真分析,验证了算法的可行性和有效性。     

微波视觉三维SAR关键技术及实验系统初步进展

合成孔径雷达(SAR)三维成像在复杂地形测绘、复杂环境下目标发现与识别等方面具有重要应用潜力,是当前SAR领域的重要发展方向之一.为推动SAR三维成像技术的发展和应用,中国科学院空天信息创新研究院牵头设计并研制了一套无人机载微波视觉三维SAR实验系统(MV3DSAR),为相关技术研究和验证提供实验平台.目前该系统的单极...     

基于子孔径包络误差校正的SAR高精度运动补偿方法

目前,SAR正在向体积小、重量轻、功耗低的方向发展,由于受气流的影响,微小型SAR平台极易偏离理想航迹,大幅运动误差造成SAR图像质量严重下降,因此在微小型SAR成像处理过程中对运动误差的精确补偿十分重要。运动误差会造成包络误差和相位误差,传统运动补偿算法往往忽略包络误差的空变性,但是当运动误差幅度过大时空变的包络误差会对成像质量造成严重影响。该文提出与频分子孔径运动补偿算法相结合的包络误差校正方法,该方法消除了空变包络误差的影响,从而改善了成像质量。仿真和实测数据处理结果验证了该算法的有效性。      

无人机载双站干涉SAR系统关键技术分析与实验验证研究

双站干涉合成孔径雷达(SAR)技术可突破单站双天线干涉SAR的基线限制,获得更加灵活的基线构型,有利于提升干涉测量精度。无人机载双站干涉SAR机动性好、飞行成本低,具有很高的应用价值,也能为无人机载分布式干涉、三维成像等提供关键支撑,具有重要的研究意义。中国科学院空天信息创新研究院牵头设计研制了国内首套无人机载双站干涉SAR系统,并在内蒙古百灵机场开展了飞行实验。该文简要介绍了该系统方案设计、基本构成和主要性能,并重点介绍了该系统的空间、时间及相位同步和数据处理关键技术,然后介绍了首次飞行实验的方案和实施研究情况,最后给出了实验数据处理结果,验证了关键技术和该无人机载双站干涉SAR系统0.5 m高程测量精度等主要指标,为后续多无人机平台协同开展分布式干涉数据获取及处理研究提供了基础。     

一种高分辨率W波段SAR系统

该文介绍了中国科学院电子学研究所研制的一套高分辨率W波段SAR系统,对系统的指标、组成、实现方案以及数据处理方法进行了描述,提出了非线性系统误差校正、高精度运动补偿、高隔离度收发系统设计等关键问题的解决方案。通过机载飞行实验,验证了W波段SAR系统的有效性。     

基于体散射约束的极化SAR相干变化检测方法

相干变化检测(CCD)利用场景中变化区域的失相干特性进行检测,而场景中存在的体散射植被区域及低信噪比区域也呈现低相干特性,对待检测变化区域形成干扰。该文提出一种极化SAR CCD方法,首先利用变化前后SAR图像间的极化相干信息建立加权迹相干统计量,然后利用各个SAR图像内极化通道间的相干信息,通过建立混合GEV分布模型,采用改进EM算法求解各分量参数,建立体散射约束项,最后结合散射功率变化约束项构建极化CCD检验统计量。该方法可在不影响检测性能情况下排除干扰。该文采用变化前后的两幅L波段全极化SAR图像进行方法验证,实验结果及指标参数验证了该方法的正确性与有效性。