星载合成孔径雷达回波信号模拟源研究

论述了星载合成孔径雷达(SAR)回波信号模拟源的一种实时实现方法和基于PCI总线与CPLD的硬件设计。主要针对点目标模型和椭圆轨道模型,首先模拟点目标的方位向相位历程和天线方位向增益数据。通过PCI总线实现数据实时传输,利用CPLD形成的延时信号,触发线性调频源产生距离向的线性调频信号,经过模拟源移相、加权,最终形成系统回波信号。试验结果表明该方法设计合理,软、硬件编程灵活,为系统的更新换代以及今后分布目标模拟源的设计提供了很好的技术支持。

星载合成孔径雷达回波信号的仿真

分析了星载合成孔径雷达空间几何关系和卫星轨道摄动方程,提出了一种基于Stop and go模型的星载SAR回波信号仿真方法。详尽地描述了整个仿真过程,讨论了回波信号仿真的方法,并给出回波信号的仿真结果和RD算法成像结果。

合成孔径雷达回波信号线性调频特性分析

本文从合成孔径雷达(SAR)回波信号的特点出发,对SAR回波信号的线性调频特性、频谱特性进行了详细的分析.由于SAR回波信号的线性调频特性,对方位向和距离向的SAR信号进行脉冲压缩,可实现SAR回波数据的成像.本文首先构建了二维线性调频信号,分别通过两个一维傅立叶变换实现对信号的脉冲压缩,并对压缩后的波形进行质量评估,可以得到积分旁瓣比小于-10dB的信号质量.通过这种仿真过程,实现对SAR成像算法的进一步理解.

合成孔径雷达高分辨率成像虚拟仿真实验平台设计

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统组成复杂,搭载于飞机、卫星等运动平台上才可实现数据获取,难以开展基于SAR雷达实物的实验教学。为解决此问题,设计并搭建了SAR高分辨率成像虚拟仿真实验平台。该虚拟仿真实验平台将系统设计技术、实验设计技术、数据采集过程、信号处理技术、图像评估技术等SAR实验的完整流程进行了高展示度、高保真度、高交互性的计算机模拟。一方面,该虚拟仿真实验可以帮助学生理解SAR设计、工作和应用的流程,巩固相关课程基础知识,激发学习雷达信号处理知识的兴趣;另一方面,可以考查学生对相关知识的综合应用能力,增强学生解决实际问题的技能。该仿真平台已成功应用于虚拟仿真教学课程实践,教学效果良好,对培养新工科技术型人才具有重要意义。

合成孔径雷达测量技术发展与应用

合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)测量,通过搭载在卫星或飞机上的雷达系统发射微波信号并接收地面反射回来的信号,来获取地表的信息,可以在任何天气和光照条件下工作,具有全天时、全天候的特点,是一种主动微波遥感技术。SAR测量时,雷达系统沿直线轨迹运动,同时发射微波信号并接收地面反射回来的信号,生成高分辨率的二维图像,即SAR图像。SAR测量具有大范围覆盖、多极化和多角度观测、穿透力、高分辨率,可用于干涉测量的特征。SAR可以从卫星或飞机上对地表进行大范围的观测,在不同的极化和入射角度下获取数据,穿透云层、植被等遮挡物,获取地表以下的信息。同时,SAR凭借侧视成像的特点,可以被用来精确估计地球表面物体的标高,这使得未来SAR技术的使用领域进一步扩大。

调频连续波合成孔径雷达回波建模与信号分析

从调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar,FMCW SAR)回波信号表达式出发,首先深入分析FMCW SAR回波信号特点,得到了FMCW SAR准确信号模型与瞬时频谱,并应用于Dechirp接收,得到Dechirp接收信号的等效模型;其次将FMCW SAR信号模型与传统脉冲SAR接收信号模型对比,揭示出FMCW SAR脉内雷达的连续运动对回波信号的影响;最后定量地分析其对图像重建的影响程度,继而揭示出在FMCW SAR中"停走停"假设能否被忽略.仿真结果验证了本文分析的有效性和准确性.

基于激光雷达回波信号的雾天船舶航线快速辨识

激光雷达所处环境噪声较大,船舶航线辨识困难,为解决该问题,提出基于激光雷达回波信号的雾天船舶航线快速辨识方法。采用信号累积增强算法增强雾天激光雷达回波信号,利用改进经验模态分解算法去噪处理增强后的回波信号,结合回波信号通过最小类内方差获取得到船舶航线和水面最佳分割阈值,提取船舶航线特征点。利用最小二乘法拟合法拟合船舶航线特征点,完成雾天船舶航线辨识。实验结果表明,所提方法应用后激光雷达回波信号更平滑,输出信噪比更高,均方根误差更低,船舶航线辨识准确率更理想。

条带模式合成孔径雷达回波数据的聚束成像算法处理

对条带模式 SAR和聚束模式 SAR的关系进行了研究 ,给出了一种如何利用聚束成像算法来处理条带模式 SAR的原始回波数据的方法 ,这种方法基于两种模式成像处理器输入数据的不同特点和 Dechirp解调原理 ,同时使用了频谱扩展的方法。在没有聚束模式 SAR原始回波数据的情况下 ,可使用本文的方法利用条带 SAR数据来模拟聚束 SAR数据 ,以便研究聚束成像算法。此外在条带 SAR成像过程中 ,利用文中给出的算法 ,可以对某一小的目标区域进行精细成像。也可将此方法用于条带

基于复杂真实场景的合成孔径雷达原始回波数据的一种模拟方法

在分析并建立合成孔径雷达回波信号离散数学模型的基础上 ,提出了基于复杂真实反射场景的 SAR原始回波信号的叠加原理 ,进而提出了一种与传统实现方法不同的 SAR原始回波数据的生成方法。并用这种方法进行了初步的建模和仿真 。

频率步进信号的合成孔径雷达处理

合成孔径雷达借助综合孔径原理来提高方位分辨率 ,而距离分辨率的提高则需借助于脉冲压缩技术 .频率步进波形是通过发射载频步进变化的子脉冲串来合成大带宽信号 ,从而获得高距离分辨率 .若将频率步进波形应用于合成孔径雷达 ,则可获得距离和方位的二维高分辨率 .本文首先分析了径向速度对频率步进雷达一维距离像的影响 ,然后建立频率步进信号照射下的合成孔径雷达回波模型 ,提出频率步进波形设计原则 ,给出频率步进合成孔径雷达的成像步骤 .

对合成孔径雷达卫星信号侦察建模与仿真分析

根据SAR卫星天线波束方位向方向性图的特点,建立了SAR卫星天线方位向增益模型,并根据SAR卫星的运动规律,推导了对SAR卫星旁瓣进行侦察的侦察方程。建立了对SAR信号侦察场景模型以及算法流程,仿真计算了在给定跟踪时间的情况下,实现对卫星信号侦察对地面侦察设备的要求。

逆合成孔径雷达目标回波仿真方法研究

通过对逆合成孔径雷达成像过程的分析,提出一种采用宽带幅相量化数字射频存储技术和数字图像合成技术的逆合成孔径雷达目标回波仿真方法。该方法利用数字射频存储器对截获的雷达信号进行采样和存储,并将采集的幅度样本变换为相位样本,然后由数字图像合成器对相位样本进行相应的调制来合成逆合成孔径雷达目标回波。推导并分析了数字图像合成器的工作过程。仿真结果表明该方法可以逼真的仿真逆合成孔径雷达的目标回波。

块浮点量化(BFPQ)在星载合成孔径雷达(SAR)回波数据压缩中的应用

ＳＡＲ原始回波信号的相关性较差，因此基于数据相关性的传统压缩方法对星载ＳＡＲ回波信号的数据压缩不再实用。主要研究了块浮点量化（ＢｌｏｃｋＦｌｏａｔｉｎｇＰｏｉｎｔＱｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ，ＢＦＰＱ）算法的基本理论及其在星载ＳＡＲ回波信号压缩中的应用。采用ＢＦＰＱ算法对ＥＲＳ１回波数据和仿真回波数据进行了压缩并与均匀量化方法进行了比较，实验结果验证了其性能的优越性。

合成孔径雷达线性调频信号的线性度约束研究

合成孔径雷达(SAR)发射的信号为线性调频信号,由于受系统的影响,频率和时间并不满足线性关系,可能会发生某种畸变.这样就会存在一个线性度的问题.本文描述了线性度对于调频信号的压缩产生的影响,并且利用压缩信号的特点得到了对于线性度的具体约束,然后通过仿真验证了约束的正确性.

线性调频步进式合成孔径雷达系统的信号处理

提高距离向分辨率通常要加大发射信号带宽,导致系统采样率和A/D变换速率很高,数据量剧增,影响数据的存储和及时处理。采用调频步进方法,发射一组步进频率间隔小于信号带宽的线性调频子脉冲,对其回波信号合成处理,可以提高距离向分辨率,同时避免上述问题。在分析线性调频步进脉冲提高距离向分辨率原理的基础上,分析采用该信号对SAR距离、方位向信号处理的影响,提出线性调频步进SAR系统的信号处理流程,并用点目标信号仿真结果验证了该处理流程的正确性。

典型目标的合成孔径雷达回波生成与图像仿真

分析了典型目标的合成孔径雷达(SAR)回波与图像仿真对验证SAR成像算法的有效性、开展SAR图像解译和SAR图像自动目标识别等方面的研究具有重要作用,在现有的SAR回波信号和图像仿真方法基础上,提出了一种新的目标SAR回波信号和图像仿真方法,该方法把目标特性分析的曲面像素法和基于二维傅立叶变换(2DFFT)的SAR回波信号仿真数学模型相结合,采用曲面像素法来计算目标的散射率,用基于2DFFT的回波生成方法来计算SAR回波,实现了典型目标的合成孔径雷达回波生成和图像仿真,并给出了相应的仿真结果,证明了该方法的有效性。

基于Gabor变换的对星载合成孔径雷达电子侦察信号的检测和特征分析研究

随着星载合成孔径雷达各种性能的不断提高,以常规参数测量作为特征的信号识别技术很难满足电子侦察的需求,基于雷达信号的脉内细微特征分析技术已经成为当前电子侦察的重要发展方向。为了提高在低信噪比条件下对雷达脉冲信号的检测概率和参数估计能力,本文使用了直接采样信号的Gabor变换进行信号检测和特征分析。Gabor变换是按照信号的先验知识选择合适的基函数,获得只有少数几个系数的Gabor展开,从而能够对信号作比较精确的表示。通过使用Gabor系数做检测统计量做噪声背景下的信号检测,可以得到雷达时域的常规参数。信号检测后得到的信号Gabor变换可以对信号的脉内细微特征进行分析。通过对脉内细微特征的分析可以获得敌方合成孔径雷达的技术参数,从而对它的用途和工作模式进行有效的推测。为了验证算法的有效性,本文进行了实测数据的分析实验。通过实验,本文使用的分析方法可以有效地用于雷达侦察信号检测和脉内细微特征分析,可以为后续处理提供有力的技术信息支撑。

大气折射对合成孔径雷达(SAR)成像距离向漂移和信号延迟的影响

推导了大气折射引起合成孔径雷达成像点距离向漂移及视线向测量距离与真实距离的误差表达式,并通过实测的北京地区对流层折射率剖面和我国电离层中等电子浓度剖面,对ERS成像点距离向漂移以及视线向测量距离与真实距离的误差进行了模拟计算。计算结果表明在一般的研究中成像点距离向漂移可以忽略不计;而测量距离与真实距离之间的误差显著,在高精度的地表形变和数字高程提取研究中应予以考虑。最后讨论了雷达电磁波在色散介质电离层中折射率对频率的响应。

一种基于GPU的高效合成孔径雷达信号处理器

随着合成孔径雷达(SAR)应用的不断扩展,其所需要处理的数据量也在不断增加,传统的SAR信号处理器的处理速度成为其应用扩展的瓶颈。为了应对这些挑战,需要高效的SAR信号处理器来加快计算速度。文章利用图形处理器(GPU)这一新颖高效的的计算平台进行SAR信号处理,利用GPU通用并行计算,使用CUDA实现SAR成像算法,充分发挥其计算能力。实验结果表明,其处理速度是基于CPU的传统SAR信号处理器的10倍以上。它为解决在未来SAR信号处理中可能出现的问题提供了一种可靠的方法。

合成孔径雷达原始信号的模拟方法

合成孔径雷达(SAR)原始回波模拟在系统设计及成像算法验证等方面具有重要的理论及工程实践意义,是合成孔径雷达系统研制的一个重要方面.说明了原始信号模拟系统的构成,介绍了现有的原始信号模拟方法.基于时域信号模型,对合成孔径雷达的回波进行模拟,生成了理想的点目标回波数据,用距离—多普勒算法处理得到点目标成像结果,验证了处理流程的可行性.