2016年  5卷  第4期

论文
摘要:
在步进频雷达中,可将对比度作为代价函数用以估计目标的径向速度和径向加速度,从而抑制距离像畸变。但对比度代价面在速度-加速度空间内存在剧烈起伏,严重限制了算法的效率。该文分析了对比度代价面起伏的原因,通过严格的公式推导给出了消除对比度代价面起伏的条件。在深入研究对比度代价面性质的基础上,提出了一种新的目标运动补偿算法,显著提升了算法效率。理论分析和仿真结果证明了新算法的有效性和可行性。 在步进频雷达中,可将对比度作为代价函数用以估计目标的径向速度和径向加速度,从而抑制距离像畸变。但对比度代价面在速度-加速度空间内存在剧烈起伏,严重限制了算法的效率。该文分析了对比度代价面起伏的原因,通过严格的公式推导给出了消除对比度代价面起伏的条件。在深入研究对比度代价面性质的基础上,提出了一种新的目标运动补偿算法,显著提升了算法效率。理论分析和仿真结果证明了新算法的有效性和可行性。
摘要:
相位编码正交频分复用(OFDM)雷达具有许多优良的性能,近年来受到雷达界的广泛关注。但在实际应用中,相位编码OFDM雷达信号存在优良编码数量不多、长度受限、峰均比过高等问题。该文针对这些问题,提出了一种基于Bernoulli混沌的四相编码OFDM雷达信号设计方法,可以构建任意数量和长度的编码,具有更大的设计自由度,并且通过初相加权,得到包络峰均比小于2的混沌四相编码OFDM信号,该信号在高分辨、多普勒等方面具有较多优良特性。 相位编码正交频分复用(OFDM)雷达具有许多优良的性能,近年来受到雷达界的广泛关注。但在实际应用中,相位编码OFDM雷达信号存在优良编码数量不多、长度受限、峰均比过高等问题。该文针对这些问题,提出了一种基于Bernoulli混沌的四相编码OFDM雷达信号设计方法,可以构建任意数量和长度的编码,具有更大的设计自由度,并且通过初相加权,得到包络峰均比小于2的混沌四相编码OFDM信号,该信号在高分辨、多普勒等方面具有较多优良特性。
摘要:
该文推导了短波干扰在距离-多普勒域上的解析表达式, 表现为平行于距离轴的恒幅谱脊;分析了电离层运动导致的短波干扰空间非平稳性, 其等效为各阵元上相同多普勒频点之间的幅相误差, 对自适应波束形成的影响可以忽略。在上述分析的基础上, 该文提出了天波雷达后多普勒自适应波束形成方法, 首先将各阵元接收信号变换到距离?多普勒域上, 然后在各个频点上分别进行自适应处理。实测数据处理表明该方法的干扰抑制性能良好, 稳健性也较强。 该文推导了短波干扰在距离-多普勒域上的解析表达式, 表现为平行于距离轴的恒幅谱脊;分析了电离层运动导致的短波干扰空间非平稳性, 其等效为各阵元上相同多普勒频点之间的幅相误差, 对自适应波束形成的影响可以忽略。在上述分析的基础上, 该文提出了天波雷达后多普勒自适应波束形成方法, 首先将各阵元接收信号变换到距离?多普勒域上, 然后在各个频点上分别进行自适应处理。实测数据处理表明该方法的干扰抑制性能良好, 稳健性也较强。
SAR专题
摘要:
针对SAR(Synthetic Aperture Radar)图像中的目标分割问题,由于目标与杂波空间模式(像素强度和分布)不同,通过分析图像空间模式的方式可达到分辨目标和杂波并分割目标的目的。该文基于表征转换机理论提出一种有效的SAR图像目标分割方法,该算法分析SAR图像中的空间模式,计算其与参考杂波图像的相似程度,最后将与参考杂波相似程度较高的部分消除以达到分割目标的目的,并在衡量相似度部分使用基于累积直方图的自动阈值选取办法。仿真和实测数据的实验验证了此算法的有效性。 针对SAR(Synthetic Aperture Radar)图像中的目标分割问题,由于目标与杂波空间模式(像素强度和分布)不同,通过分析图像空间模式的方式可达到分辨目标和杂波并分割目标的目的。该文基于表征转换机理论提出一种有效的SAR图像目标分割方法,该算法分析SAR图像中的空间模式,计算其与参考杂波图像的相似程度,最后将与参考杂波相似程度较高的部分消除以达到分割目标的目的,并在衡量相似度部分使用基于累积直方图的自动阈值选取办法。仿真和实测数据的实验验证了此算法的有效性。
摘要:
为实现目标回波数据稀疏时的快速稳健ISAR成像,该文在构建多量测向量ISAR回波模型的基础上,利用压缩感知(Compressive Sensing, CS)中的线性Bregman迭代理论,研究了基于线性Bregman迭代类的多量测向量快速ISAR成像算法。该类成像算法共包括4种算法,首先给出此类算法的整体迭代构架、应用条件以及4种方法之间的联系;其次对此类算法的重构性能、收敛性、抗噪性以及正则化参数选择等方面进行全面的比较分析;最后基于实测数据进行ISAR成像,实验结果表明,与传统单量测向量ISAR成像算法相比,该文算法在低信噪比条件下可在更短的成像时间内获得更高的成像质量。 为实现目标回波数据稀疏时的快速稳健ISAR成像,该文在构建多量测向量ISAR回波模型的基础上,利用压缩感知(Compressive Sensing, CS)中的线性Bregman迭代理论,研究了基于线性Bregman迭代类的多量测向量快速ISAR成像算法。该类成像算法共包括4种算法,首先给出此类算法的整体迭代构架、应用条件以及4种方法之间的联系;其次对此类算法的重构性能、收敛性、抗噪性以及正则化参数选择等方面进行全面的比较分析;最后基于实测数据进行ISAR成像,实验结果表明,与传统单量测向量ISAR成像算法相比,该文算法在低信噪比条件下可在更短的成像时间内获得更高的成像质量。
摘要:
几何定位精度是SAR在遥感测绘领域的一个重要技术指标。机载SAR具备高机动性、高分辨率、低成本等方面的优势,是SAR技术发展的一个重要方向。运动误差和地形起伏是机载SAR几何定位的重要误差来源。该文从SAR成像原理和成像几何的角度出发,深入研究了运动误差与地形起伏耦合下几何定位误差的产生机理,并在此基础上提出了一种快速几何精校正方法。仿真实验和实测数据结果验证了该方法的正确性和有效性。 几何定位精度是SAR在遥感测绘领域的一个重要技术指标。机载SAR具备高机动性、高分辨率、低成本等方面的优势,是SAR技术发展的一个重要方向。运动误差和地形起伏是机载SAR几何定位的重要误差来源。该文从SAR成像原理和成像几何的角度出发,深入研究了运动误差与地形起伏耦合下几何定位误差的产生机理,并在此基础上提出了一种快速几何精校正方法。仿真实验和实测数据结果验证了该方法的正确性和有效性。
摘要:
为提高合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像时间序列建筑区域提取的准确率和稳定性, 该文结合时间序列图像的特点, 提出了一种基于多层神经网络的建筑提取方法。该方法使用单幅SAR图像进行样本的粗略标记, 并从经过直方图规定化处理后的时间序列图像中获得大量样本。通过单幅SAR图像生成的少量样本确定网络的深度, 并从时间序列生成的样本中筛选出具有更高质量的样本作为最终模型的训练样本。利用数量大且质量高的训练样本学习得到模型参数。使用包含38幅25 m分辨率ENVISAT ASAR图像的数据集进行两组对比实验, 实验结果中该文方法的最低准确率和最低Kappa系数分别90.2%和0.725, 均高于其它3种传统方法, 算法的稳定性以及准确率都有显著提高。此外, 该方法还具有人工操作少、推广性强、训练高效等优点。 为提高合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像时间序列建筑区域提取的准确率和稳定性, 该文结合时间序列图像的特点, 提出了一种基于多层神经网络的建筑提取方法。该方法使用单幅SAR图像进行样本的粗略标记, 并从经过直方图规定化处理后的时间序列图像中获得大量样本。通过单幅SAR图像生成的少量样本确定网络的深度, 并从时间序列生成的样本中筛选出具有更高质量的样本作为最终模型的训练样本。利用数量大且质量高的训练样本学习得到模型参数。使用包含38幅25 m分辨率ENVISAT ASAR图像的数据集进行两组对比实验, 实验结果中该文方法的最低准确率和最低Kappa系数分别90.2%和0.725, 均高于其它3种传统方法, 算法的稳定性以及准确率都有显著提高。此外, 该方法还具有人工操作少、推广性强、训练高效等优点。
摘要:
圆弧式合成孔径雷达是一种对特定地区持续监测的新模式雷达, 具有分辨率高, 观测范围广, 重访周期短等特点, 适合对特定地区的形变监测以及对塌方、滑坡等灾害的预警。针对圆弧式合成孔径雷达特殊的运动形式, 该文提出了一种新的用于调频连续波体制Arc-SAR成像的2维频域算法。首先推导了Arc-SAR的信号模型, 然后提出了在满足转动机械臂长远小于目标最短斜距的情况下使用2维频域算法来聚焦信号, 之后分析了算法误差。该算法可以在假设条件下对目标准确聚焦, 并具有计算速度快等优点。最后使用仿真和实测数据验证了算法的有效性。 圆弧式合成孔径雷达是一种对特定地区持续监测的新模式雷达, 具有分辨率高, 观测范围广, 重访周期短等特点, 适合对特定地区的形变监测以及对塌方、滑坡等灾害的预警。针对圆弧式合成孔径雷达特殊的运动形式, 该文提出了一种新的用于调频连续波体制Arc-SAR成像的2维频域算法。首先推导了Arc-SAR的信号模型, 然后提出了在满足转动机械臂长远小于目标最短斜距的情况下使用2维频域算法来聚焦信号, 之后分析了算法误差。该算法可以在假设条件下对目标准确聚焦, 并具有计算速度快等优点。最后使用仿真和实测数据验证了算法的有效性。
摘要:
为实时完成合成孔径雷达(SAR)散焦图像的自聚焦,该文提出了一种能够校正残留距离徙动并且适用于空变误差场景的2维自聚焦处理方案。该方案首先利用2维自聚焦算法同时校正残留距离徙动和粗略补偿相位误差,然后进行分块PGA校正空变误差。文中详细阐述了该方案的FPGA设计过程,并对资源占用、运算速度、精度和聚焦效果进行了分析。当FPGA工作在200 MHz时,系统可在5.7 s内完成了8K8K点单精度复图像的自聚焦处理。实测数据处理结果充分验证了该系统的实时性和有效性。 为实时完成合成孔径雷达(SAR)散焦图像的自聚焦,该文提出了一种能够校正残留距离徙动并且适用于空变误差场景的2维自聚焦处理方案。该方案首先利用2维自聚焦算法同时校正残留距离徙动和粗略补偿相位误差,然后进行分块PGA校正空变误差。文中详细阐述了该方案的FPGA设计过程,并对资源占用、运算速度、精度和聚焦效果进行了分析。当FPGA工作在200 MHz时,系统可在5.7 s内完成了8K8K点单精度复图像的自聚焦处理。实测数据处理结果充分验证了该系统的实时性和有效性。
摘要:
环扫SAR作为一种特殊工作模式雷达,在对地观测方面有着广泛应用。随着分辨率提高及测绘带宽增大,对环扫SAR成像精度提出了更高的要求。而快速的海量回波模拟方法能够对高精度成像算法设计、研究提供有力的支撑。本文给出一种基于多GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)的环扫SAR回波模拟方法,并在此基础上进行冗余计算优化,通过MPI(Message Passing Interface,消息传递接口)在多GPU上进行了实现,实验结果表明在使用4块GPU的条件下,经过冗余计算约简,并行效率提高2倍以上,硬件成本降低50%,相对传统CPU串行仿真提高350倍左右。 环扫SAR作为一种特殊工作模式雷达,在对地观测方面有着广泛应用。随着分辨率提高及测绘带宽增大,对环扫SAR成像精度提出了更高的要求。而快速的海量回波模拟方法能够对高精度成像算法设计、研究提供有力的支撑。本文给出一种基于多GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)的环扫SAR回波模拟方法,并在此基础上进行冗余计算优化,通过MPI(Message Passing Interface,消息传递接口)在多GPU上进行了实现,实验结果表明在使用4块GPU的条件下,经过冗余计算约简,并行效率提高2倍以上,硬件成本降低50%,相对传统CPU串行仿真提高350倍左右。
综述
摘要:
真空电子器件在雷达的发展历程中发挥了重要作用,是雷达系统的核心器件,两者相辅相成、相互促进。随着设计仿真能力的不断提升,以及新材料新工艺的出现,真空电子器件出现了一些新的发展动向。器件性能不断提升,也出现了一些新型真空电子器件,这都为新型雷达探测技术的发展提供了很好的器件支撑。该文从微波毫米波器件及功率模块、集成真空电子器件、太赫兹、大功率和高功率5个方面介绍了真空电子器件新的发展趋势以及所取得的最新研究成果。 真空电子器件在雷达的发展历程中发挥了重要作用,是雷达系统的核心器件,两者相辅相成、相互促进。随着设计仿真能力的不断提升,以及新材料新工艺的出现,真空电子器件出现了一些新的发展动向。器件性能不断提升,也出现了一些新型真空电子器件,这都为新型雷达探测技术的发展提供了很好的器件支撑。该文从微波毫米波器件及功率模块、集成真空电子器件、太赫兹、大功率和高功率5个方面介绍了真空电子器件新的发展趋势以及所取得的最新研究成果。
摘要:
该文在概述无人机载SAR技术特点的基础上,介绍了国内外无人机载SAR技术的发展概况,对无人机载 SAR的工作体制、关键技术、性能指标、典型系统及应用等方面的内容进行了归纳。结合研制的高分辨率、全极化、双天线干涉等SAR系统,重点讨论了基于功能单元的SAR系统设计、SAR实时成像数据处理、多维度运动误差补偿等技术。针对无人机的特点和对载荷的要求,概述了无人机载SAR在高分辨率、新功能模式等方面的技术进展。并针对国内外当前的发展概况,探讨了无人机载SAR技术的发展趋势。 该文在概述无人机载SAR技术特点的基础上,介绍了国内外无人机载SAR技术的发展概况,对无人机载 SAR的工作体制、关键技术、性能指标、典型系统及应用等方面的内容进行了归纳。结合研制的高分辨率、全极化、双天线干涉等SAR系统,重点讨论了基于功能单元的SAR系统设计、SAR实时成像数据处理、多维度运动误差补偿等技术。针对无人机的特点和对载荷的要求,概述了无人机载SAR在高分辨率、新功能模式等方面的技术进展。并针对国内外当前的发展概况,探讨了无人机载SAR技术的发展趋势。