星载SAR技术的发展趋势及应用浅析

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种主动式微波成像传感器,能够不受天气、气候以及光线的影响,可以全天时、全天候地成像,因此,星载合成孔径雷达已发展成为一种不可或缺的对地观测工具。随着技术的进步,未来星载SAR将实现高分辨率宽测绘带、低成本、小型化、多基多模式微波成像,并具有地面运动目标指示的能力,在最小的成本下获得最丰富的地物信息。这迫切需要星载SAR系统在新模式、新体制、新技术方面取得重大突破。该文将围绕星载合成孔径雷达技术发展现状及未来趋势展开论述。

地面目标多角度SAR数据集构建与目标识别方法

南京航空航天大学雷达探测与成像技术研究团队利用自主研制的无人机(Unmannedaerialvehick,UAV)机载高分辨率微小型合成孔径雷达(Minisyntheticapertureradar,MiniSAR)系统,针对多类具有代表性的地面目标进行全方位回波录取及成像处理,构建了拥有自主知识产权的复杂目标SAR数据集,并依托该数据集开展了基于人工智能的目标识别方法研究。针对无人机运动姿态不稳定、辅助传感器精度受限导致的图像散焦问题,本文提出了新型运动补偿及新型二维自聚焦算法。实验表明,虽然AlexNet、ResNet‑18、AConvNet和VGG等经典神经网络在MSTAR十类目标分类问题中取得了接近100%的分类准确率,但将其应用于南航MiniSAR数据集时分类准确率均明显低于90%。由于本文采取的实验方法与SAR目标识别技术的实际应用场景较为接近,该MiniSAR数据集对于面向工程应用的SAR目标识别算法研究将会具有重要参考价值。

小型近程合成孔径雷达的研制与成像处理

本文介绍了一小型近程合成孔径雷达性能试验系统的研制情况和主要指标 ,阐述了其设计思想和实施方案。为实现系统的小型化 ,雷达收发单元采用了固态发射机和微带天线 ,并利用SAW器件完成大时宽—带宽积线性调频信号的产生和脉冲压缩 ,达到 3m斜距离分辨率要求。分别介绍了利用该系统在小型飞机上完成的SAR试验和在跟踪雷达上完成的ISAR试验情况以及成像方法。实际数据的成像结果表明 ,该系统不仅较好地解决了小型化问题 。

微型SAR发展状况

微型SAR分辨率高,体积小,重量轻,受到广泛重视,将广泛应用于无人机侦察平台。介绍了微型SAR的用途和特点,阐述了脉冲SAR和连续波SAR两种体制的微型SAR的主要型号、性能、特点、研制进展及装备情况,对两种体制的微型SAR的优缺点进行了分析,并结合实际需求展望了微型SAR的发展趋势。

一种高效的微型SAR实时成像系统架构设计

旨在解决微型合成孔径雷达(miniature synthetic aperture radar,MiniSAR)实时成像处理系统级的关键问题。首先给出了MiniSAR的特点及因其产生的设计问题,分析了高分辨率指标下的系统需求,比较了传统方案的优缺点。为使系统性能最优化,设计了一个高效的体系架构,并给出了全面提升系统性能的一系列方法,减少处理器之间的数据交换、提高交换效率、提高交换速度,同时利用软硬结合的灵活方法解决模块化、可升级及可重配置的问题。最后通过与传统方法的比较验证其有效性,并给出成像结果和结论。

无人机载微小型SAR发展概述

无人机载微小型SAR因其全天候全天时、零伤亡、机动灵活和低成本的特点,受到广泛关注。文章在概述无人机载微小型SAR技术的基础上,介绍了无人机载微小型SAR技术发展概况,阐述了国内外微小型SAR的典型型号、主要性能指标、应用及装备情况,并根据国内外发展概况,对无人机载微小型SAR技术发展趋势进行了展望。

微型合成孔径雷达成像信号处理技术

微型合成孔径雷达(MiniSAR)有效突破了时间与空间的限制,具备轻量化、低功耗、高灵活度等优势,能够满足感兴趣区域(ROI)的高分辨成像需求。然而,MiniSAR成像信号处理依然面临若干技术难题,例如复杂航迹条件下对地面目标的高分辨成像,非合作动目标的重聚焦,数据处理的效率与实时性等。据此,该文提出了一系列成像信号处理技术及其对应的现场可编辑门阵列(FPGA)硬件设计架构,从而实现了MiniSAR高分辨率成像与实时性处理。最后,基于多组聚束/条带式MiniSAR试验结果,验证了该文方法的有效性和可靠性。

基于FPGA的微型SAR成像信号处理技术

微型SAR(MiniSAR)成像处理系统通过现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)设计并实现。该系统中成像处理流程以极坐标格式算法(Polar Format Algorithm,PFA)为基础,首先对回波数据进行参考距离补偿,再采用尺度变换原理(Principle of Chirp Scaling,PCS)代替插值过程实现距离向的重采样,能够在提升算法精度的同时,提高运算效率;方位向处理采用高精度的Sinc插值方法,流水线输出插值结果,运算效率进一步提高;最后,系统通过相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus,PGA)算法实现残留相位误差的估计和补偿。基于Xilinx公司的Virtex7-XC7VX6907开发板对系统进行了成像处理和验证,系统工作频率为200MHz,在5.10s时间内实现8 192×4 096个采样点的32位单精度浮点成像处理。实测数据处理结果验证了系统的有效性。

未来星载SAR技术发展趋势

星载合成孔径雷达(SAR)以卫星等空间飞行器为运动平台,具有全天时、全天候、全球观测能力,已成为一种不可或缺的对地观测手段。当前,我国星载SAR已实现分辨率从米级到亚米级、系统体制从正侧视条带向方位扫描聚束、从单通道向多通道、极化方式从单一极化到全极化的技术跨越。随着技术的不断进步,未来星载SAR将在体制、概念、技术、模式等方面取得突破,包括高分辨率宽幅成像、多基地、轻小型化、智能化等,从而不断拓展星载SAR的观测维度,实现多维度信息获取。该文将围绕星载SAR的技术发展趋势展开论述。

无人机载微小型SAR发展概述

无人机载微小型SAR因其全天候全天时、零伤亡、机动灵活和低成本的特点,受到广泛关注。本文在概述无人机载微小型SAR技术的基础上,介绍了无人机载微小型SAR技术发展概况,阐述了国内外微小型SAR的典型型号、主要性能指标、应用及装备情况。并根据国内外发展概况,对无人机载微小型SAR技术发展趋势进行了展望。