X频段星载合成孔径雷达与船载雷达系统共存研究

依据《无线电规则》和《中华人民共和国无线电频率划分规定》第5.476A款要求,9GHz频段卫星地球探测业务(有源)不得对同、邻频的水上无线电导航和无线电定位业务台站、无线电导航台站、固定业务电台等产生有害干扰,亦不得要求这些台站提供保护。本文主要评估X频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar Satell,简称SAR卫星)与船载雷达系统的干扰共存问题。研究表明,SAR卫星对同、邻频的水上无线电导航系统存在一定概率的干扰,且干扰的大小超出了水上无线电导航业务系统的干扰协调门限。因此,SAR卫星使用X频段时,需要评估对水上无线电导航业务系统的干扰。

合成孔径雷达快速后向投影算法综述

后向投影(BP)算法是合成孔径雷达成像算法发展的重要方向之一。然而,由于BP算法具有较大的计算量,阻碍了其在工程应用上的发展。因此,近年来如何有效地提高BP算法的运算效率受到了广泛的重视。该文讨论了基于多种成像面坐标系的快速BP算法,包括距离-方位平面坐标系、地平面坐标系和非欧氏坐标系。该文首先简要介绍了原始BP算法的原理和不同坐标系对加速BP算法的影响,并对BP算法的发展历程进行梳理。然后讨论了基于不同成像面坐标系的快速BP算法的研究进展,并重点介绍了作者所在研究团队近年来在快速BP成像方面完成的研究工作。最后介绍了快速BP算法在工程上的应用,并展望了未来快速BP成像算法的研究发展趋势。

W波段机载视频合成孔径雷达系统

合成孔径雷达(SAR)能够全天时全天候工作,在对地遥感领域具有广泛和深入的应用。视频SAR将SAR成像获得的空间维度信息拓展到时-空维度,可以获取更加丰富的遥感信息。传统SAR频段较低,导致合成孔径时间长,数据计算量大,高帧频输出难度很大;而低频段太赫兹波对目标细节感知能力强,合成孔径短,特别适合于微弱目标的视频感知。本文设计了一种工作在W波段的视频SAR系统,采用收发分置连续波固态前端体制,输出峰值功率1 W,最大发射带宽可达1 GHz;采用极坐标格式算法(PFA)结合GPU架构实现高帧率低延时成像。仿真试验表明,系统成像分辨力可达0.15 m,成像帧率约5 Hz。

逆合成孔径雷达三维成像综述

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)可以对飞机、舰船与空间目标等进行成像,在军事和民事应用中具有重要的意义.ISAR三维成像可以克服传统二维成像中的几何失真、方位向定标难与图像投影平面未知等问题,有利于对目标进行分类和识别,是ISAR技术的重要发展趋势之一.本文主要对单天线ISAR、干涉ISAR(interferometric ISAR,InISAR)、阵列ISAR等不同体制的三维成像进行介绍.在此基础上,对各种体制的研究现状进行了总结,并对未来的发展方向进行了分析.

合成孔径雷达深度学习成像研究综述

现代合成孔径雷达(SAR)系统工作在日益复杂的电磁环境中,对成像精度、实时性以及算法鲁棒性等要求越来越高。传统的匹配滤波以及压缩感知技术在满足SAR成像的各类高标准要求时局限性较为明显,尤其在成像性能方面。随着机器学习的快速发展,研究人员将深度学习网络与雷达成像算法相结合,提出了学习成像技术,旨在为实现高质量实时成像寻求新的解决方案。本文从数据驱动以及模型驱动同数据驱动相结合的两种思路出发,介绍了用于求解SAR成像逆问题的深度学习网络架构。在此基础上,对SAR静止目标学习成像、SAR运动目标学习成像、SAR三维学习成像以及ISAR学习成像的研究现状进行概述,帮助研究人员和从业人员理解深度学习技术在SAR成像相关问题中的应用。最后,提出该研究方向一些悬而未决的问题,探讨潜在的解决方案和未来趋势。

基于77 GHz逆合成孔径雷达的二维成像系统

针对逆合成孔径雷达(ISAR)成像分辨率和成像速度要求较高的问题,设计了一个77 GHz ISAR二维成像系统。采用距离–多普勒(RD)算法进行成像,中控采集系统采用以FPGA为核心的ADC采集板卡,信号源采用19 GHz宽屏带射频源,收发模块采用倍频放大结构。上位机发送指令控制信号,中控采集板卡控制转台旋转以及射频源产生扫频信号,经发射天线倍频至77 GHz,然后接收天线将回波信号下变频至中频信号进入采集板卡,最后将采样数据传输至上位机中通过算法成像。测试结果表明,该系统实现了77 GHz雷达信号发生、系统时钟同步精度为78 ps、最大采样率为250 MSPS、最大传输速率为5 Gb/s,且单通道ADC采集的中频数字信号可以使二维成像满足理论分辨率,即6.9 cm × 4.0 cm;在实际工程中其信号带宽大、采样速率快、成像速度快和成像分辨率高等特性,满足了对物体进行二维成像的需求。

圆周扫描地基合成孔径雷达极坐标格式成像算法

圆周扫描地基合成孔径雷达(圆周扫描地基SAR)成像是一种实现360度全方位观测的合成孔径雷达成像技术。现有的成像算法存在计算效率随场景扩大而降低和斜距近似导致的成像精度下降问题,难以实现实时成像。本文提出一种新的圆周扫描地基SAR成像的算法。该算法的基本思想是:首先,将球面波回波信号进行分解,表示为平面波积分形式;其次,构造扫描角度方向的滤波器,利用傅里叶变换的卷积定理,消除角度方向的高阶相位误差;进一步对信号进行极坐标转直角坐标插值,实现角度方向与距离方向的解耦;最终,通过二维逆傅里叶变换实现目标聚焦。通过仿真和实际数据实验对算法进行验证,并对本文算法与BP算法在成像质量和成像效率方面进行对比,证明本文算法可以实现高效成像。

基于通用计算机平台的星载合成孔径雷达成像处理系统

针对通用微型计算机平台的特点,基于面向对象的设计思想,结合工程化的要求,进行了星载合成孔径雷达(SAR)成像处理系统的方案设计和软件实现。该系统能够完成针对真实星载SAR数据的辅助数据处理、轨道参数估计、多普勒参数估计、成像处理、成像结果显示以及产品数据打包等一系列任务,实现从星载SAR回波数据到1级产品数据的处理流程。同时,该系统具有功能完整、精度高、有较强通用性、稳定性、易用性的优点。通过实际运行、测试,证明设计合理、性能稳定。

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.

基于量子算法的逆合成孔径雷达稀疏成像方法

经典稀疏重构算法的计算复杂度较高,易导致雷达系统面对较大规模雷达回波数据时实时成像处理能力不足。针对这一问题,将量子算法应用于逆合成孔径雷达成像的稀疏信号处理中,为雷达稀疏成像带来量子计算短时间内处理大规模数据的优势。首先,根据逆合成孔径雷达稀疏成像的经典算法,分析匹配滤波、稀疏重构等经典算法的量子化方法,建立经典算法与量子算法之间的映射关系;其次,在确定相应量子算法及步骤关系的基础上,构建能够实现稀疏成像经典算法功能的量子线路,提出基于量子算法的逆合成孔径雷达稀疏成像方法;最后,根据构建的量子线路,结合雷达回波信号,制备相应的量子态,输入到量子线路中获得成像结果。仿真实验表明:相较于经典稀疏成像算法,基于量子算法的稀疏成像方法能够在保证成像质量的同时,大幅降低雷达成像处理数据的计算复杂度。

微透镜阵列的合成孔径成像激光雷达收发光学系统

为解决合成孔径成像激光雷达受制于相干天线定理的问题,扩大成像视场,提高相干收发光学系统效率,提出并研制了基于4×4尾纤式微透镜阵列接收的相干收发光学系统,建立了全视场光学系统耦合效率计算模型,完成了高精度的收发光学系统集成装调及系统光学效率测试。结果表明:发射链路与16路接收链路的光轴最优偏差优于4″,中心视场光学系统效率优于73.1%,全视场光学系统效率优于65.5%,可满足激光雷达成像试验要求。

基于合成孔径雷达传感器的不规则建筑物高程反演方法的实现

针对城镇化复杂体高层建筑物反演方法的优化问题,提出干涉合成孔径雷达传感器复杂图像对仿真方法,优化多基线高程反演过程。根据干涉合成孔径雷达传感器的几何关系,获取所需要的数字三维高程图,最后与实测数据对比分析,验证此方法的有效性。仿真实验与机载N-SAR系统录入城市实测数据进行对比分析,结果表明:仿真结果与复杂体建筑物实际数据相符,验证此仿真方法的准确性与高效性;优化后高程反演结果更优,误差精度达到1 m。

机载合成孔径雷达实时成像处理系统研究

为了实现对机载合成孔径雷达 (SAR)数据的实时成像处理 ,提出了一种基于数据划分的机载合成孔径雷达实时成像处理系统的硬件平台结构 ,分析了它的优点和约束规则 .根据机载 SAR距离多普勒 (RD)成像算法 ,提出了基于数据处理粒度的 SAR成像处理实时性的分析方法 ,并对机载 SAR实时成像处理系统进行了分析 .给出了实时成像处理机的实现 。

基于欠定系统局灶解法的逆合成孔径雷达成像

针对目前压缩感知中常用的信号重构算法普遍存在计算复杂、需要信号的稀疏度作为先验信息等缺陷的问题,提出了基于欠定系统局灶解法(Focal Undetermined System Solver,FOCUSS)的逆合成孔径雷达(Inversed Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像方法。该方法利用QR分解预处理共轭梯度法求解正则化FOCUSS算法中的线性方程组,在不需要先验信息的条件下进一步提高算法收敛速度。仿真实验表明,利用基于QR分解预处理共轭梯度法改进的正则化FOCUSS算法对回波信号进行重构,既能获得更加清晰的成像结果,又能进一步提高运算速度。

基于逆chirp scaling的合成孔径雷达卷积欺骗干扰方法

针对现有合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)欺骗干扰方法生成虚假场景时难以兼顾逼真度和低计算量的问题,提出了一种基于逆chirp scaling(CS)成像方法的SAR卷积欺骗干扰方法.该方法利用相位相乘补偿虚假场景内各虚假点的距离徙动,避免了插值运算,在降低求解干扰机频率响应函数计算量的同时,提高了虚假场景的生成精度.并且通过对欺骗模板进行线性调频Z变换(chirp-Z transform,CZT),直接从模板图像变换到实际SAR信号对应的空间频域,再次避免了插值运算,进一步降低了求解干扰机频率响应函数的计算量,提高了干扰机实时性.理论分析和仿真实验验证了相比逆omega-K(ωk)近似方法和经典的两步生成方法,本文方法能够兼顾虚假场景的生成精度和计算效率.

弹载侧视合成孔径雷达信号分析及成像研究

本文探讨了装载在导弹上的侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中回波信号的特性和成像处理问题.根据导弹在要求合成孔径雷达成像期间内的飞行特点,建立了SAR工作的空间几何模型和目标距离表达式,分析了目标距离的时间变化特性和工作过程中多普勒参数的变化.由于要求成像的过程中,导弹的高度在不断减小,多普勒参数变化大,不能用同一参数对整个成像过程进行处理.分析和仿真表明,通过采用子孔径处理,能够得到聚焦的子孔径图像.

弹载合成孔径雷达成像处理及定位误差分析

论文基于弹载合成孔径雷达(SAR)空间几何关系,描述了雷达信号数学模型;给出了弹载SAR成像方法;详细分析了弹载SAR水平初始方位角、载体速度的测量误差对于成像定位的影响;推导了各种误差影响成像结果的数学表达式;给出了非直线运动大下冲角情况下,误差分析的计算机仿真和在匹配制导中的实验结果。

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

机载合成孔径雷达成像算法研究

首先建立了机载合成孔径雷达回波信号的理论模型 ,阐述了SAR成像的基本原理 ,分析了目标与雷达之间的相对运动对成像的影响。然后对各种机载SAR成像处理算法进行了讨论和比较 ,包括标准的距离 -多普勒 (R -D)算法、改进的R -D算法、标准Chirp -Scaling(C -S)算法、扩展C -S算法和非线性C -S算法。分析表明 ,C -S算法以较小的运算量取得了较好的斜视情况下的性能 ,已取代R -D算法成为机载SAR成像的标准算法。最后指出了机载SAR成像算法今后的发展方向。

机动目标的逆合成孔径雷达成像原理与算法

对于非合作的机动目标 ,由于目标相对于雷达射线的姿态和转速难以测定 ,而且是时变的 ,因而给逆合成孔径雷达 (ISAR)成像造成较大困难 .本文讨论了这种情况下成像的一般原理 ,并对机动性不太大 ,散射点子回波多普勒变化满足一阶近似条件时 ,提出了实用算法 .实测数据的处理结果说明新算法是可行的 .