超宽带合成孔径雷达在穿墙成像中的应用

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种全天候、全天时的现代高分辨率微波成像雷达.分析了收发共置天线模型和多元静态雷达模型,FDTD建模模拟了室内目标探测场景,通过后向投影算法(back projection,BP)得到雷达图像,很好的验证了该雷达用于穿墙中的高分辨率成像.电磁波在...     

面向像素的并行快速后向投影算法

针对后向投影算法运算量大和实时性差的问题,该文在图形处理器的并行处理架构下,结合时域快速后向投影算法,提出了面向像素的并行快速后向投影算法。该方法距离向根据分辨率要求进行划分并分配并行线程,方位向聚焦则通过多级子孔径合并与图像分裂技术来降低运算量。通过比较该文算法、全局后向投影算法和距离多普勒算法的理论计算量、成像时间和加速比可以看出,该文算法的运算速度比后向投影算法大大提高。三种算法针对实测数据成像时间与成像效果的对比验证了该文算法的有效性和工程实用价值。     

斜视SAR带状成像算法的比较

对可用于斜视ＳＡＲ成像处理的算法，从它们的聚焦能力，处理大距离弯曲能力以及处理相关核空变特征的能力上，进行了研究，认为二维处理算法具有最全面的处理能力，但其成像的实时性最差；二维快速多项式变换处理算法（ＦＰＴ）同样具有全面的处理能力，但其成像的实时性较好；一维校正处理算法，具有较好的处理能力，其成像的实时性最好，而且能与正侧视成像算法相容合，有利于多模式ＳＡＲ成像。     

基于MapReduce的合成孔径雷达后向投影快速成像方法

针对雷达大场景高分辨率高精度快速成像的应用需求,提出一种基于MapReduce的合成孔径雷达后向投影快速成像方法,将方位向成像任务划分成若干个成像单元,进行分布式并行化方位向成像计算,最后将所有成像单元的计算结果进行相参累加。该方法对每个脉冲数据标上天线阵元的位置信息,使得各个脉冲数据可以并行补偿相位;采用相等脉冲数划分成一个数据块的方式提高计算效率和实现负载均衡;设置Combiner函数对成像单元内的计算结果进行提前聚合,解决后期聚合时间较长的问题。实验验证了该方法的有效性,在保证成像准确的前提下,该方法的方位向成像在4台物理计算机搭建的分布式计算平台中进行,其计算速度是单机计算的后向投影方位向成像方法的3.7倍,可见该方法可以实现合成孔径雷达大场景高分辨率高精度快速成像。     

GPS辅助的FMCW SAR成像运动补偿

针对小型无人机装载FMCW SAR脉内运动误差较大的情况,提出GPS数据辅助的SAR成像运动补偿方法。运用新的补偿函数对全成像场景分步骤补偿航迹法平面运动误差,采用非均匀的离散傅里叶变换校正航迹前向速度误差,从而正确补偿三维方向的运动误差,实现一定分辨力要求下的成像。仿真证明了方法有效性。     

基于北斗GEO卫星信号的目标成像研究

利用北斗导航卫星信号进行目标成像目前还处于研究和探索阶段,文章为此针对北斗卫星B1和B3频段信号的特点设计了利用北斗地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星进行目标成像的算法,并进行了基于点目标成像的仿真实验,实验比较了B1和B3信号的目标成像效果。仿真实验结果表明能够利用北斗B1和B3信号进行目标成像,而且B3信号的成像分辨率优于B1信号。最后通过现场实验对直达和反射信号进行了研究,验证了利用北斗GEO卫星B3信号对目标进行探测和分辨的可行性。     

超宽带探地SAR原始回波数据仿真二维频域快速算法

针对超宽带探地合成孔径雷达原始回波模拟仿真速度慢的问题,提出了一种二维频域超宽带探地SAR(synthetic aperture radar)原始回波数据仿真快速算法。分析了超宽带探地SAR的信号模型,在方位时域模拟了不随距离空变的距离徙动,重新推导了超宽带探地SAR的传递函数,最后通过引入一个新的补偿函数对探地SAR的距离空变性进行了模拟。研究结果表明:将仿真结果与时域算法比较可知,该算法能够在保证回波数据高仿真精度的基础上大大提高仿真速度,计算效率提高了约O(NaNr/ln(NaNr))个数量级;该算法是一种高效的、准确的获取超宽带探地合成孔径雷达原始回波数据的方法,是研究超宽带探地SAR的重要组成部分。     

一种双基SAR的SR-ECS成像算法

由于双基SAR的斜距历史和几何关系比单基SAR复杂得多,因而其成像难度较大．文中首先通过级数反演法计算得到了目标的二维频谱,接着通过双基参数的数值近似得到了距离空变量的解析表达式,在此基础上,提出了一种适用于平行等速双基SAR的SR-ECS（series reversion-extended chirp scaling）成像算法．理论分析和实验结果表明,该算法的适用范围广、精度高并且运算量小．     

基于二维指数脉冲压缩变换的SAR成像算法

传统的合成孔径雷达(SAR)系统一般采用经典的匹配滤波器实现距离维和方位维的二维脉冲压缩变换,其基于匹配滤波器的系统带宽导致系统分辨率是有限且固定的.当对输出信噪比和目标时延分辨率有不同要求时,具有可变指数的指数滤波器可根据具体需求在充分保证输出信噪比的情况下产生高于匹配滤波器的目标分辨率.本文基于指数滤波器将距离维和方位维上的二维指数脉冲压缩变换应用于SAR成像算法,即先后将信号通过距离维和方位维指数滤波器,以实现SAR高分辨率成像.仿真结果表明,该算法在距离维和方位维两个维度都具有比传统SAR算法处理结果更窄的主瓣宽度和更低的旁瓣高度,有效提高了距离维和方位维的分辨率.     

基于改进的RD成像算法的SAR点目标仿真

常用的RD算法对斜视角限制较严,而且RCMC插值较为复杂,降低了算法的效率。针对这一缺陷提出了在方位向分块处理的改进RD算法,从而提高了处理效率,改善了大斜视角对RD算法的限制,并通过计算机仿真以及实测数据验证了改进的RD算法的可行性。     

基于OPED的有限角投影数据快速重建算法

针对Radon投影的计算机断层(Computer Tomography,CT)重建问题,提出了一种新的基于单位圆上正交展开法(Orthogonal Polynomial Expansions on the Disk,OPED)的有限角投影数据快速重建算法。该算法通过求解缺失投影与已知数据分别对应的正弦变换数据集之间所满足的线性方程组,得到完备数据正弦变换数据集的近似值,之后运用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)及线性插值算法提高重建速度从而缩短重建时间。分别推导了单、双边投影数据缺失时的快速重建算法并给出了重建结果,实验结果证明,该方法能够有效提高重建效率。     

基于子空间投影的SFGPR压缩感知成像算法

针对传统压缩感知SFGPR成像重建算法在强杂波测量环境中往往会失效的问题,提出一种基于子空间投影杂波抑制技术的SFGPR压缩感知成像重建算法.该算法首先在每个天线测量位置通过压缩感知测量模型重建所有的频域原始均匀采样数据,然后采用子空间投影杂波抑制技术滤除较强的地面回波,最后结合稀疏重建算法对地下目标图像进行压缩感知重建.实验数据处理结果验证了所提方法的有效性和准确性.     

动态滤波反投影图像重建算法研究

图像重建算法是过程层析成像(Process Tomography,PT)中的关键技术之一.本文提出了一种动态滤波反投影算法(Active Filter Linear Back Projection,AFLBP),并进行了实验仿真.结果表明,采用AFLBP对ECT系统中图像进行重建,可使系统在保持快速成像的同时,较好地解决了敏感场的非均匀分布和固定灰度阈值造成的成像精度问题,大大提高了系统的成像精度.     

灰度图像匹配的快速算法

分析了传统的模板匹配算法 ,提出了一种新的基于投影的快速模板匹配算法 .该算法对图像计算一维投影 ,并将投影数据差分转化为描述图像特征的字符串 ,在快速字符串匹配的基础上 ,进行归一化的相关计算 ,既保证了匹配效果 ,又提高了匹配速度 .实验结果表明 ,这是一种有效的新算法     

SAR成像的变换线性调频尺度(C/S)算法研究

介绍了合成孔径雷达的成像原理,针对目前通用的距离一多普勒（R／D）算法的不足,对SAR成像的变换线性调频尺度（C／S）成像算法进行了研究．构建了弯曲均衡化模型．重点论述了C／S算法中的弯曲均衡化的实现．最后通过实际回波数据的成像试验,论证了C／S算法的可行性、     

一种基于交互投影原理的快速自适应横向传播建模算法

针对最小均方建模算法用于长记忆有限脉冲响应滤波器模型时收敛速度慢的问题,提出了基于交互投影原理的横向传播建模算法(简称为TPLMS算法).该算法将滤波器按质因数分解为多组滤波器组合,从最短的子滤波器分组开始迭代,逐步过渡到原滤波器,在每一时刻,采用最小均方算法顺序求解分组内各子滤波器的权系数.在迭代过程中,由于滤波器的长度缩短,从而可采用更大的步长,使权系数以更快的速度收敛.随着子滤波器长度的逐步增加,可以逐步减小迭代步长,从而得到较低的失调误差.仿真结果表明,TPLMS算法的收敛速度优于传统的最小均方算法和变步长最小均方算法.该算法收敛速度快,特别适用于长记忆有限脉冲响应滤波器模型的自适应建模.     

基于M估计的自仿射投影滤波算法

研究了自仿射投影算法的收敛性能,并针对其抗突出值干扰能力不强的缺点,将稳健估计中的M估计应用于该算法,提出了一种基于M估计的改进自仿射投影算法（M-APA）,计算机模拟结果表明,该算法在基本保持原有算法收敛速度的同时,其抗突出值干扰能力远远优于原算法。提高了自适应辨识系统的稳定性和可靠性。     

基于有序体数据的最大密度投影算法

研究快速获取血管造影的方法，提出了一种基于有序体数据的新的最大密度投影算法．该算法采用Shear—warp投影思想，通过调整对有序体数据遍历的阈值实现快速绘制，在不影响显示有效信息的情况下，对中等规模的体数据能达到每秒10帧以上的绘制速度，并在微机上实现了血管造影图像的实时绘制．     

SAR实时成像系统的快速定点仿真验证技术

SAR实时成像处理系统的定点化优化能够减小系统存储规模、提高系统运算速度,是降低系统功耗、减小系统规模、提高实时性的有效方法.本文以CS成像算法为例,分析并统计了算法的运算量,针对其核心运算--FFT进行了定点化优化,选择基-22FFT算法,设计了合理的定标策略.采用SystemC语言对整个SAR成像系统进行了系统级快速仿真和验证,真实模拟了FPGA系统的实现结果.对16 384×16 384大小的点阵数据和面目标数据采用24 bits的字长进行了成像仿真,仿真结果满足系统指标要求.