高速多通道遥感相机快视系统的实现

针对目前遥感相机输出通道多、数据率高和像素灰阶高等特点,提出并构建了基于现场可编程门阵列(FPGA)并行处理技术的快视系统。该系统主要由存储单元、预处理单元以及高清显示单元等核心部件组成。存储单元采用FP-GA直接控制大容量SATA磁盘阵列实现高速海量存储;预处理单元实时对高速海量图像数据进行缩放、平移和数据融合等操作,克服传统快视系统无法高速处理海量图像数据的技术瓶颈;高清显示单元驱动3台12位显示器进行高灰阶、大幅面无缝拼接显示,弥补以往对高灰阶遥感图像只能截断显示的缺陷。实验结果表明:该系统存储容量达96TB,可对总速率高达19.7Gb/s的12通道12位量化遥感图像数据进行实时记录与无失真显示。系统工作稳定可靠,易于扩展,已成功运用于遥感相机的研制测试中,大大提高了遥感相机的研制效率。

基于ECS+FIR的星载SAR快视成像算法

常用的快视成像算法 (SPECAN算法、RD +FIR算法等 )无法满足大距离徙动条件下星载SAR成像处理的精度要求 .针对以上问题 ,本文提出了一种基于等效斜视模型的ECS +FIR滤波的快视成像算法 .该算法的运算量不随距离徙动量的增大而增加 ,适合于大距离徙动量的星载SAR数据快视成像 .该算法在距离向采用FIR滤波来降低信号采样率 ,在方位向利用SCANSAR原理采用部分孔径数据进行成像 ,从而有效地减小了成像处理的运算量 .论文详细地给出了ECS +FIR快视算法的原理和流程 ,并将该算法同SPECAN算法、RD +FIR算法进行了比较 .通过大量计算机仿真和对处理结果的对比分析 。

星载合成孔径雷达实时快视成像系统

给出了一种基于多数字信号处理(DSP)并行处理技术的星载合成孔径雷达(SAR)快视成像系统设计,比较了多种星载SAR成像算法.针对某星载SAR参数提出了优化的实时算法流程,系统实现了对L波段星载SAR距离向1/4降分辨率和方位向四视实时成像处理.通过仿真和实测数据,分析和验证了系统成像结果.

通用遥感卫星快视处理系统技术研究

分析了各国遥感卫星传输格式复杂、多样的特点,针对由此而带来的记录系统快视处理和成像部分开发研制上的扩展性、可复用性较差的问题,开展了通用遥感卫星快视处理系统技术的研究。本文提出了一种通用快视数据格式、数据格式转换处理的方法,以及实现了通用多功能成像显示技术,并通过模拟多颗卫星数据以原码速率回放的手段,验证了快视系统设计的正确性。

基于高性能机群的环境一号C卫星SAR图像全分辨率快视实时处理系统设计与实现

该文设计和实现了基于高性能机群的环境一号C卫星SAR图像全分辨率快视实时处理系统,该系统对环境一号C卫星2012年12月9日首次开机获取的SAR遥感数据进行了快视图像处理。结果表明:该快视处理系统完全满足SAR图像全分辨率快视实时处理能力。该系统是我国首次实现星载SAR图像全分辨率快视实时处理的业务运行系统。

紫外臭氧廓线探测仪快视系统的设计与实现

为了实现紫外臭氧廓线探测仪图像数据的实时处理,并为其装调和自动定标提供必要的功能支持,实现了臭氧廓线探测仪快视系统;该系统分析了臭氧廓线探测仪图像数据下传原理和自动定标的工作流程,设计了相互协调的三线程的工作方式,保证系统流畅运行;采用命名管道通讯机制实现自动定标功能;实验结果表明:该系统实时完成2个波段的数据解析、图像显示和辅助线绘制等功能,实验过程中系统运行流畅,无丢包现象,叠加线可提供像素级的对准精度;以50 ms的积分时间进行自动定标,定标速度可达每分钟39个波段,三倍于两个熟练配合测试人员的定标效率。

一种适于机载SAR系统的高效快视成像方法

提出了一种适于机载ＳＡＲ成像处理的快视方法（ＱＬＦＭ）及其实现。该方法的高效、实用性主要表现在以下几个方面：①成像处理流程中的运算单元较少，即二维去调频之后，一次二维的逆付立叶变换即可以完成快视功能；②该算法的全息特性使得成像积累不必满足一个合成孔径时间的要求，采用少量有限的回波数据即可获得较大测绘区域内的图像；③ＱＬＦＭ可对被测区域中心进行灵活地选择，且测绘中心处可获得高分辨率完全聚焦的图象；④该算法实现的主要功能模块为复乘和ＦＦＴ，可通过灵活地旁路控制完成其在传统条带ＳＡＲ处理机中的嵌入。计算机仿真及原始数据成像结果验证了ＱＬＦＭ算法的快视功能。

基于PC的吉比特级数据采集快视系统

针对某飞行器的有效载荷数据处理单元的吉比特级高速输出信号,实现一个基于PC的吉比特级数据采集快视系统。可以从飞行器内部总线上采集数据,对图像数据进行实时显示,将原始数据写入RAID磁盘阵列保存。为实现高速数据采集,设计一块专用的数据采集卡,利用FPGA对原始数据进行必要处理,通过PCI-E总线将数据接入PC主板。该系统还特别考虑降低CPU占用率以提高系统性能。

曲线弹道SAR RD-Dechirp快视成像算法

研究了以景象匹配制导为目的的曲线弹道合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)快视成像问题。首先建立了曲线弹道SAR回波信号模型,分析了多普勒历程和距离徙动特点,提出了等效正侧视成像的概念,并分析了等效条件,大大减小了距离徙动校正难度和回波信号距离向与方位向的耦合,然后推导了曲线弹道SAR回波信号的二维频谱表达式,在此基础上提出了结合距离-多普勒算法和频谱分析(spectral analysis,SPECAN)的快视成像方法。所提算法使用高效的SPECAN方法进行方位压缩,能够完成曲线弹道SAR部分孔径数据的精确相干处理,没有因为孔径的非直线而增加成像算法的复杂性。

多路高速遥感数据记录快视与格式化系统设计与实现

针对亚米级分辨率商业遥感卫星吉林一号A星数据传输的多通道和高码速率特点,以及数据记录、快视和格式化处理的需求,采用"平台+插件"的技术体制,以通用的服务器作为计算平台,以商用GPU卡作为数据并行处理的加速硬件,以插件式的思想设计系统软件模块。系统已在机动式遥感接收站中得到了验证和应用,取得了较好的效果。结果表明,系统设计在硬件方面具有一定的通用性,软件方面具有一定的可扩展性。

基于CUDA和OpenGL互操作的遥感影像快视研究

针对双通道、高码速率的高分辨率光学遥感卫星吉林一号A星下传数据的实时快视需求,提出了一种基于CUDA和OpenGL互操作的遥感影像快视方法,采用CUDA C语言利用GPU并行地从原始码流中提取出像素数据并存入像素缓冲对象,之后不必将像素数据传送回主存,而是基于互操作接口将显存中像素缓冲对象作为纹理数据源直接递送给OpenGL纹理绘制接口完成影像快视显示,整个过程不需要任何数据移动或复制。实践表明,与由CPU完成数据提取和图像绘制相比,该方法可快速完成数据并行提取,提高影像快视效率,并释放CPU。

合成孔径雷达的一种快视实时成像算法

给出一种适于机载 SAR实时成像处理的快视方法 (RQL M)及其实现 ,该算法在方位向上采用非聚焦的处理方法。方位向非聚焦压缩的原始方法是采用一个固定宽度的时域矩形窗对方位向所形成的线性调频信号进行滑动滤波 ,使用简单的加法操作完成方位向非聚焦压缩。但由于矩形窗的旁瓣衰减慢 ,因而在图像中如果高频分布比较多 ,由于相位误差的加大会使图像质量变差。文中采用两个级联的可变宽度矩形窗来形成一个梯形窗 ,使窗函数的频率响应介于矩形窗和三角窗之间 ,可以通过调节两个矩形窗的宽度来调节频率响应的主瓣宽度和旁瓣衰减。从而调节方位向的分辨率、积分旁瓣比 (ISL R)和峰值旁瓣比 (PSL R) ,进而调节成像结果的质量。

高分辨率图像快视技术及实现

高分辨率图像快视平台是进行大幅面、高分辨率遥感影像处理的基础平台,是分析人员进行精确确认和综合判读分析的有力工具。详细分析了实现高分辨率图像快视平台的难点和技术瓶颈,提出了相应的解决方法和关键技术,并在此基础上提出一种基于可靠广播的数据同步和消息机制CPU和GPU并行的多机协同处理的实现方法。

基于通用文件格式的遥感影像快视传输系统

针对现有快视系统通用性差,仅适用于特定的遥感影像格式,依赖于硬件设备并且无法用于网络传输的缺点,本文设计出一种通用的快视文件格式,开发出一种包含服务器端和客户端两部分的遥感影像快视传输系统。其中服务器端用于生成定制的快视影像格式,并配置网络信息。客户端利用多线程技术,用于快视文件数据的接收、缩略图的显示和形成影像金字塔实时显示已下载的快视影像。客户端在结合辅助信息的基础上对下载的快视文件进行重构,最终形成完整的遥感影像保存到本地。实验测试证明,本文设计的遥感影像快视传输系统的效率较高,实用性较强,达到了预期的设计目标。

卫星混编数据地面接收快视系统的设计与实现

提出了一种针对多遥感器、多数传通道的陆地观测卫星地面接收快视系统设计的新思路,即当星上有效载荷压缩数据与未压缩数据混编下传时,在地面接收站只需从混编基带数据中提取未压缩数据,进行帧同步与去格式处理后实时快视,即可达到既能实时监测数据接收质量,又简化地面接收系统设计的目的。

基于B/S结构的远程台站设备状态及快视数据监视系统技术研究

针对在未来三年内,中国遥感卫星地面站将新建新疆喀什、海南三亚两个接收站,且与北京密云接收站一起构建"三站一体"的接收站网,从而形成全面覆盖国土陆地面积的数据接收能力,在中国遥感卫星地面站"三站网"建设的背景下,结合实际情况,对遥感卫星地面接收系统硬件设备状态以及实时接收的卫星快视数据进行远程监视的相关技术进行了深入研究,重点分析了所涉及的关键技术,基于B/S结构提出了一套解决方案。本系统的提出,对地面站地面观测网的运行是一个必要的探索,同时也是一个良好的补充。

FIR-RD快视算法方位向二维频谱匹配流程的改进

为了实现星载SAR快视处理的实时性,根据星载SAR数据FIR-RD快视成像算法的特点,分析了距离徙动校正对方位向匹配的影响.针对快视成像最耗时的方位向匹配流程,根据方位向匹配矩阵参考函数的特点,提出了方位向二维匹配处理的改进方法.实验结果表明,运算量降为优化前运算量的1/10,实现了快视系统的实时处理.

基于流式计算的遥感卫星数据快视处理方法

随着高分辨率遥感卫星数据获取能力和地面数传接收能力的提高,现有遥感卫星快视处理系统的处理负载增大,实时性要求越来越难以满足。针对这些问题,采用流式计算思想提出了一种新的遥感卫星数据快视处理系统设计方法。在分析遥感卫星数据快视处理数据流特点的基础上,应用Storm框架对现有系统进行并行优化,设计遥感数据流处理任务拓扑结构,同时利用消息队列中间件Kafka改进处理单元间数据交换和数据缓存方式。实验表明,该系统在数据吞吐率和可靠性方面测试效果良好。

基于CUDA的航天遥感图像实时快视系统的研究

随着实践中航天下行数据速率和类型的剧增,地面遥感图像实时快视系统需要有更强的数据处理能力和更好的显示效果。对于大批量的数据,采用传统的中央处理器(CPU)进行数据处理耗时较长,而且滞后严重。为了解决这个问题,文中提出向实时快视系统中引入CUDA平台的方案,利用GPU强大的通用计算能力加速图像数据的解析和显示。利用这项技术,可以获得数倍于传统CPU处理方案的效率,并且可以优化显示效果,而且随着硬件设备的升级,效率还可以得到进一步的提升。

HXMT卫星快视成像

硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)的最重要的工作模式是扫描观测,包括巡天扫描观测和小天区深度扫描观测.HXMT的标准成像需要被观测天区完整的二维扫描观测数据,而同时利用HXMT的观测数据中包含的空间调制信息和旋转调制信息,快视成像可以在只有一维扫描的情况下获得被观测天区的较粗略的流强分布,从而可以在卫星的视场扫过一块天区后很快给出被观测天区的尽可能多的信息.本文详细介绍了快视成像的过程,并通过模拟计算给出了巡天扫描观测快视成像的灵敏度、定位精度和角分辨能力的分布.快视成像能提高HXMT发现暂现源的灵敏度,及时发现并定位出现在HXMT视场中的高能爆发现象,减少较强的暂现源和爆发对标准成像干扰将是标准成像的重要补充。