基于FPGA的星载SAR方位压缩处理器设计与实现

介绍了基于FPGA芯片的星载合成孔径雷达实时成像处理器中方位压缩处理器的设计与实现。该处理器可根据参数实时生成匹配滤波参考函数,用频域方法实现雷达回波的方位向压缩,并输出实图像。处理器与主控间采用ISA总线接口。介绍了方位压缩的原理和功能,详细描述了处理器硬件开发和FPGA设计。测试结果表明,该处理器可以实现星载条件下雷达数据的方位压缩。

用于匀加速转动目标成像的FRFT方位压缩方法

复杂运动目标的转动分量多数情况下可近似为匀加速转动,散射点多普勒回波可以近似为LFM信号,经传统RD算法的DFT方位压缩后,散射点在傅里叶谱域上表现的方位向图像将出现散焦,引起图像质量下降。作为LFM信号,匀加速散射点的多普勒回波必然在某分数阶傅里叶域具有能量聚集性最好的频谱,且频谱峰值位置和幅度分别对应散射点的横向坐标和散射强度,散射点在方位向的聚焦像可由该频谱直观表示,该方法被称为FRFT方位压缩。通过对仿真数据的处理表明,相对于DFT和RID算法,FRFT方位压缩具有分辨率高、交叉项干扰少等优点。

利用去卷积实现雷达方位压缩

本文介绍一种新的信号处理方法:对天线方向图和天线扫描时产生的目标方位回波实现去卷积来提高雷达的方位分辨率。仿真结果证明方位分辨率得到了提高。

压缩速度与压缩方位对大豆籽粒压缩特性的影响

按照美国农业与生物工程师协会ASAE S368.4DEC2000(R2006)标准,使用Brookfield质构仪测定了黑龙江大豆籽粒(2011年产)的表观弹性模量、最大破坏力、最大破坏力能、破坏时的变形量。试验选定压缩速度为:0.02、0.1、0.5、1.0 mm/s,选定压缩方位为长轴(X轴)、中轴(Y轴)、短轴(Z轴)。由质构仪软件,得到了加载载荷与对应变形量的关系曲线,运用spass软件对数据进行分析处理,得到大豆的表观弹性模量、最大破坏力、最大破坏能、破坏时的变形量。试验结果表明:随着压缩速度的增加,大豆籽粒沿长轴(X轴)、中轴(Y轴)、短轴(Z轴)压缩的最大破坏力增大,最大破坏能增加,压缩变形量增大,表观弹性模量减小。

基于FPGA雷达成像方位脉冲压缩系统的设计

在对线性调频信号及脉冲压缩的原理进行简单的介绍后,给出雷达成像R-D算法中方位脉冲压缩实现的具体方法,设计方位脉冲压缩的模块化结构,然后在FPGA进行实现。文中指出了基于FPGA的系统中各个模块的作用以及具体的实现方法,给出仿真结果并进行总结。

基于压缩感知的脉间捷变频SAR成像研究

捷变频技术应用到合成孔径雷达系统中会存在多普勒调频率捷变、方位向无法压缩等问题.在分析捷变频SAR回波相位特性的基础上,本文研究了传统的相关法在方位压缩中的应用;针对相关法效率低、旁瓣高等固有缺陷,考虑到回波信号的稀疏性,提出了基于压缩感知的方位压缩算法,并形成了一种距离压缩采用匹配滤波、方位压缩采用压缩感知的捷变频SAR二维成像方案.仿真实验表明,该方案能克服多普勒调频率捷变等问题,实现捷变频SAR二维成像,并具有低旁瓣、高分辨等优点.

基于二维FRFT压缩的上升段弹道目标成像

上升段弹道目标相对于雷达不仅具有很高的径向速度,而且转动速度也近似为匀加速转动,使得去斜后的差频信号和多普勒回波均为多分量线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号,若仍采用基于离散傅里叶变换的距离-多普勒(range Doppler,RD)方法成像,将造成图像在径向和横向的散焦。本文借助分数阶傅里叶变换完成距离压缩和方位压缩,分别在能量聚集性最佳的分数阶谱域提取散射点的距离像和横向像,获得良好的聚焦效果。最后,通过对GRECO软件模拟数据的处理,验证了本文方法的有效性。

基于压缩感知的合成孔径雷达二维成像算法

通过对合成孔径雷达回波信号的分析,利用压缩感知理论基于信号稀疏性或可压缩性的基本原理,提出了方位稀疏表示的一种新方法,在此基础上给出了基于压缩感知的SAR回波信号处理方法和二维成像算法,实现了压缩感知对信号的全新采集和编解码,以较少的数据量实现成像,有效地抑制旁瓣,在一定程度上提高了成像中目标的分辨率,为有效降低高分辨合成孔径雷达的数据率提供了一种有效途径。通过对仿真数据和实测数据的处理验证了所提方法的可行性和有效性。

谷子籽粒压缩力学性质及损伤裂纹形成机理

在谷子联合收获机及谷子加工机械装备设计研制中需要掌握谷子籽粒的基本物性参数和力学性质,以及受压致谷子谷壳与米粒损伤及裂纹形成过程,从而确定和优化工作参数。为此该文测定了不同含水率下(25.1%,20.9%,17.5%,15.2%)4种优质谷子品种(晋谷21,张杂10号,吨谷,长谷)籽粒的基本物性参数,包括千粒质量、三轴尺寸等,并研究了不同含水率、品种和压缩方位(长度、宽度和高度方向的压缩方位)对谷子籽粒的压缩力学性质的影响,对试验数据进行了多响应完全随机区组分析。结果表明:同一品种谷子籽粒的长、宽、高、千粒质量、算数平均径、几何平均径均随含水率的降低而减小,不同品种间的物性参数差异显著(P<0.001);影响屈服载荷、变形量、破坏能以及表观弹性模量的主要因子依次是压缩方位、含水率、品种。对于同一种谷子,籽粒的长度、宽度和高度方位压缩时的屈服载荷和表观弹性模量都随着含水率的升高而减小,压缩变形量和破坏能随着含水率的降低呈先减小后增大的趋势。长度、宽度和高度方位压缩时,损伤裂纹的形成过程及发生机理、扩展形态和部位均不同,分别是:从籽粒的尖冠处沿着胚和胚乳连接处扩展,形成几乎贯穿籽粒长度方向的裂纹;从上下两接触点处由应力集中形成的贯穿籽粒宽度方向的裂纹;从腹面的种脐处沿胚乳抗压性最弱的部位延伸且贯穿籽粒一半的裂纹。研究结果为谷子播种,联合收获机及相关加工机械的设计、参数优化提供依据。

裸燕麦籽粒压缩力学性能试验及破裂生成规律分析

为降低裸燕麦籽粒在机械收获、播种、干燥、运输及加工等过程中的机械损伤,掌握裸燕麦籽粒压缩力学特性及其破裂生成规律,以白燕2号裸燕麦为研究对象,在CTM2050型微机控制电子万能材料试验机上,对其籽粒进行了压缩力学性能试验,测得6个含水率下的裸燕麦籽粒在X轴、Y轴及Z轴三个方位加载下的屈服载荷,并观察籽粒在受压过程中破裂的生成规律。试验结果表明:沿同一方位压缩时,屈服载荷随含水率的升高而降低,如沿X轴方位对籽粒压缩时,籽粒含水率由11.97%升高至26.97%,而籽粒的屈服载荷则由29.33N降低至18.80N;在同一含水率下,沿X轴方位对籽粒进行压缩时屈服载荷最大,Z轴压缩时次之,Y轴压缩时最小,如籽粒含水率为11.97%,沿X轴方位对籽粒进行压缩时屈服载荷为29.33N,沿Z轴压缩时为28.02N,沿Y轴压缩时为13.72N;压缩方位相同,裸燕麦籽粒受到压缩力作用产生破裂的基本规律大致相同;压缩方位不同,裸燕麦籽粒破裂方向一致,均沿长度(L)方向破裂,但是破裂位置不同。沿X轴方位压缩,破裂位置出现在背面以及腹面边缘处;沿Y轴方位压缩,破裂位置出现在腹沟线处;沿Z轴方位压缩,破裂位置出现在腹沟线及背面边缘处。研究结果为裸燕麦机械化收获、播种及相关加工机械的设计、开发、参数优化提供理论依据。

基于子孔径方法的机载SAR实时处理

分析了SAR成像过程中方位压缩的机理,提出了基于方位子孔径处理的机载SAR实时成像算法。该算法将方位压缩过程划分为多个方位子孔径的压缩,然后通过子孔径压缩结果的合成以完成方位压缩,整个过程基于快速傅里叶变换通过串行流水的方式实现。实录数据的成像实验表明,该算法能有效地克服实时成像中长合成孔径带来的困难,获得比较满意的成像质量。

合成孔径雷达的噪声干扰

合成孔径雷达是一种成像雷达,在距离上和方位上都采用脉冲压缩技术,因此,具有极高的分辨力。本文通过给出的合成孔径雷达干扰方程,提出对一部具有两种不同匹配滤波器的雷达实施噪声干扰时,应采用两种不同带宽的噪声干扰信号,以及实施噪声干扰的方法。

星载扫描模式合成孔径雷达成像算法研究

文章在分析SPECAN成像处理算法基础上,应用改进的SPECAN算法进行星载扫描SAR成像。给出了对Burst图像内和子测绘带间Burst图像方位向像素间隔归一化方法,通过计算沿距离向的方位尺度变换因子实现整个测绘带方位向像素间隔的归一化。最后通过对点目标成像仿真,验证了算法的有效性。

基于涡旋电磁波体制的三维SAR成像方法

涡旋电磁波得名于其传播时围绕行进轴的旋转现象,该电磁属性被称为轨道角动量。基于其在方位角上的目标分辨能力,该文将涡旋电磁波引入传统的合成孔径成像中,提出了一种新的三维成像方案。在结合轨道角动量模态域之后,将合成孔径雷达二维回波扩展到三维。首先,基于波形分集理论,获取同时多模态回波数据,并利用傅里叶变换(FT)变换到方位角维,形成距离-合成孔径方位-方位角三维数据。然后,基于Radon-FT,提出了一种联合二维方位压缩算法来生成三维目标成像。仿真结果验证了系统和算法的性能,证明了涡旋电磁三维合成孔径成像雷达系统的优越性。

对合成孔径雷达的弹射式干扰性能分析

对合成孔径雷达(SAR)的干扰是电子对抗的一个重要而且艰巨的课题.本文分析了对SAR的弹射式干扰的工作原理,以及弹射式干扰的性能.从理论上对干扰信号作了分析,得到弹射式干扰的理论结果.用MATLAB对点目标的距离压缩、方位压缩作了仿真试验;用模拟原始数据生成和成像处理的方法对面目标的弹射式干扰作了仿真.通过对仿真结果的分析,验证了理论分析的正确性,得到了弹射式干扰的一系列性能.分析了两种抑制弹射式干扰的途径,并且通过仿真实验得到了验证.最后提出了可能抑制弹射式干扰的其他途径.