基于多DSP芯片的实时SAR雷达转角变换模块设计

设计了一款基于多DSP芯片的并行SAR雷达转角变换模块,用于协调合成孔径雷达(SAR:SyntheticAperture Radar)雷达距离处理模块和方位处理模块间的数据转换。设计采用了多片AD公司的超级哈佛结构的DSP芯片,这样能进行高速大容量的浮点运算。为满足SAR雷达的大数据量存储,选用了大容量的DRAM,并配有CPLD模块用于接口控制。设计解决了处理时间与容量的矛盾,实现了SAR雷达转角模块数据的实时高速处理。     

目标SAR数据库试验获取技术研究

目标SAR(合成孔径雷达)数据库是目标特征识别与提取研究的基础,目标SAR数据库试验获取的关键是地面目标摆放和SAR载机航线设计。为了获取目标多姿态SAR数据库,首先研究了地面目标距离间隔和角度间隔的配置要求,给出了SAR载机航线设计原理,包括航线长度、航向角度间隔、成像中心直角坐标系试验航线设计;推算出地心惯性坐标系下航线经度、纬度和海拔计算方法,开发了自动化试验航线设计软件;最后设计并完成了目标SAR数据库获取试验。相关研究在试验中得到了验证,并通过试验建立了军用卡车、通信车和坦克等多类目标多姿态SAR数据库,为SAR目标分类和识别技术研究提供了支撑,对其他军用目标SAR数据库的建立具有重要指导意义。     

一种基于重叠子孔径回波信息的SAR图像配准算法

合成孔径雷达（SAR）图像配准是寻找多幅SAR图像之间的几何变换关系的过程，使不同图像校正到统一空间坐标系。传统光学图像配准方法，如尺度不变特征变换（SIFT）结合随机抽样一致（RANSAC）用于SAR图像配准时，由于受到乘性相干斑噪声的干扰，配准性能受到较大影响。提出一种基于重叠子孔径回波信息的SAR图像配准算法，在对SAR回波复数据进行成像处理的过程中，利用相位信息并结合子孔径自聚焦方法得到强相关的重叠子孔径图像，并利用多图像配准方法实现成像孔径内和孔径间的子孔径图像配准，提高图像配准精度。多个不同场景的实测数据处理结果表明：所提算法相比于SIFT+RANSAC算法，同名点数量增加，误匹配点对减少，均方根误差减小，对相干斑噪声具有较强的鲁棒性，配准效果得到了显著提高。     

适用于非合作发射源的合成孔径雷达无源成像方法

 合成孔径雷达(SAR)具有突出的高分辨率成像能力,在民用和军用领域体现出重要的应用价值。在复杂的作战环境中,提高SAR的电子对抗性能成为SAR技术发展考虑的重要方面。提出一种新的SAR无源成像方法,该成像方法将单部机载SAR接收机或多部机载SAR接收机在不同位置处接收到的回波信号相关,对相关后的信号采用滤波反投影方法进行成像,可重建场景的辐射率。该成像方法不需要已知发射源的波形和位置信息,适用于非合作发射源,具有良好的电子对抗性,并且适用于任意载机飞行轨迹、多基SAR等情形。仿真验证以双基情形为例,验证了该SAR无源成像方法的有效性,并分析了影响成像质量的各关键因素。     

调频连续波SAR成像算法研究

机载遥感微波成像雷达在地球观测特别是在城市应用中起着非常重要的作用,现在人们对体积小、重量轻、成本效益高、分辨率高的成像雷达越来越关注。调频连续波(FM-CW)技术和SAR相结合的调频连续波合成孔径雷达应运而生。论文详细分析了FM-CW SAR的成像过程,提出了去除相位残余的算法,并给出仿真结果。通过仿真可以看出,调频连续波合成孔径雷达具有较好的空间分辨力。     

一种孔径和频率二维稀疏的步进频SAR成像方法

 步进频率信号(SFWs)在不增加雷达系统瞬时带宽的情况下能够获得高的距离向分辨率的同时,也存在着抗干扰能力较差及其等效重复频率较低的问题,并且在方位向积累时间内由于雷达载机工作状态的变化,会导致方位向的数据录取不完整。针对上述问题,提出一种孔径和频率二维稀疏的步进频合成孔径雷达(SAR)成像方法。首先,分析了稀疏步进频率信号(SSFWs)的SAR成像模型,然后基于压缩感知理论完成距离向成像处理。其次,针对稀疏孔径的回波数据,通过构造成像算子和压缩感知重建模型的方法实现其距离徙动校正和方位压缩处理,进而获得二维成像结果。相比于传统的步进频率信号SAR成像,利用所提方法能够在少量的频率资源和雷达回波数据情况下实现准确的SAR成像。最后,通过对仿真和实测的步进频率雷达数据进行成像处理,验证了所提方法的有效性和可行性。     

SAR成像及干扰效果评估方法研究

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率成像雷达,在工作机理上不同于传统雷达,对其实施干扰及效果评估具有其特殊性。本文简单分析了SAR成像的原理和特点,讨论了几种适用的干扰技术,并基于图像质量评估指标体系对其干扰效果进行了仿真分析。     

一种用于条带模式SAR成像的自聚焦算法

 针对现有条带模式合成孔径雷达（SAR）成像的自聚焦算法中,相位的拼接会引起误差的严重积累,本文结合相位梯度自聚焦（PGA）算法和子孔径偏移（MD）算法,提出了一种新的用于条带模式SAR成像的自聚焦算法（PGA-MD）。该算法先利用PGA算法有效估计各子孔径相位误差函数,再利用相邻子图间方位向偏移量和线性相位之间的关系,通过MD算法精确估计相邻子图间方位向偏移量,然后计算线性相位差,并基于—阶导数实现子孔径相位误差函数拼接。理论分析以及实测数据处理结果对比均表明PGA-MD算法可以有效提高对条带SAR图像的自聚焦效果。     

基于RIPless理论的层析SAR成像航迹分布优化方法

层析合成孔径雷达成像(TomoSAR)是通过同一观测区域不同入射角的多幅二维合成孔径雷达(SAR)图像在高程向进行孔径合成,从而实现三维成像。近年来,压缩感知(CS)被用于高程向稀疏场景的重建,高程向重建质量取决于观测矩阵的性质,而航迹分布是影响观测矩阵重构性能的重要因素。相比于度量观测矩阵重构性能的其他约束条件,RIPless理论具有有效、直观和计算简单等优点。提出了一种基于RIPless理论的压缩感知层析SAR成像航迹分布优化准则,从而在航迹数目一定的情况下,获取最优分布以实现高程向优化重建。最后,通过仿真和实验验证了所提优化准则的有效性。     

聚束SAR扩展Chirp Scaling成像算法.

在合成孔径雷达（SAR Synthetic Aperture Radar)的成像算法中，Chrip Scaling成像算法具有计算效率高的优点，因此得到了较为广泛的应用。详细研究了子孔径扩展Chirp Scaling算法在高分辩率聚束模式SAR中的应用，包括子孔径划分和方位向处理问题，针对A.Moreira等1996年所提算法在处理聚束SAR数据时所产生的问题，给出了经过改进的适合于大斜视角处理的整个计算过程的完整表达式。在给出点目标仿真的同时，利用E-SAR实际数据对述方法进行了验证，结果对具体的兼容条带和聚束两种工作模式的SAR处理机设计具有一定的参考价值。     

VSAR: a high resolution radar system for ocean imaging

The velocity synthetic aperture radar (VSAR) is a conceptual synthetic aperture radar (SAR)-based sensor system for high resolution ocean imaging. The VSAR utilizes data collected by a multielement SAR system, to extract information not only about the radar reflectivity of the observed area, but also about the radial velocity of the scatterers in each pixel. This is accomplished by making use of the phase information contained in multiple SAR images, and not just the magnitude information as in conventional SAR. Using this velocity information, the VSAR attempts to compensate for the velocity distortion inherent in conventional SAR and to reconstruct the ocean reflectivity. We present the basic theory of the VSAR system and its performance. We also provide an analysis of the VSAR imaging mechanism for a statistical model of the radar returns, designed to capture the effects of speckle and of resolution degradation due to the decorrelation of the radar returns     

An improved imaging algorithm for spaceborne MAPs sliding spotlight SAR with high-resolution wide-swath capability

Conventional synthetic aperture radar(SAR) systems cannot achieve both highresolution and wide-swath imaging simultaneously.This problem can be mitigated by employing multiple-azimuth-phases(MAPs) technology for spaceborne sliding spotlight SAR systems.However, traditional imaging algorithms have met challenges to process the data accurately, due to range model error, MAPs data reconstruction problem, high-order cross-coupling phase error and variation of Doppler parameters along the azimuth direction.Therefore, an improved imaging algorithm is proposed for solving the above problems.Firstly, a modified hyperbolic range equation(MHRE) is proposed by introducing a cubic term into the traditional hyperbolic range equation(THRE).And two curved orbit correction methods are derived based on the proposed range model.Then, a MAPs sliding spotlight data reconstruction method is introduced, which solves the spectral aliasing problem by a de-rotation operation.Finally, high-order cross-coupling phases and variation of Doppler parameters are analyzed and the corresponding compensation methods are proposed.Simulation results for point-target scene are provided to verify the effectiveness of the proposed algorithm.     

星载SAR成象数字信号处理

 星载合成孔径雷达(SAR)飞行高度高,速度快、探测距离远、测绘带宽,运行轨道偏离理想圆形,因此获取SAR图象的数字信号处理技术十分复杂。本文从上述特点出发,讨论了星载SAR的目标回波信号数学模型,成象过程中方位处理的机理和方法,以及多视处理。     

基于TMS320F28335 的一种多机多通道通讯方法的设计

TMS320F28335 是TI 公司的一款数字信号处理芯片，具备丰富的外设接口，器件可靠性强，在机载 机电、接口、控制领域得到应用。面对嵌入式控制器多机通讯的需求，使用TMS320F28335 的McBSP 接口和 DMA 功能设计一种时分复用的多机多通道通讯方法，硬件接口直连，软件通过DMA 自动完成帧数据收发， 避免通讯对DSP 内核的占用，实现一种经济、可靠的多机通讯方案。     

Feature enhancement and ATR performance using nonquadratic optimization-based SAR imaging

We present an evaluation of the impact of a recently proposed synthetic aperture radar (SAR) imaging technique on feature enhancement and automatic target recognition (ATR) performance. This image formation technique is based on nonquadratic optimization, and the images it produces appear to exhibit enhanced features. We quantify such feature enhancement through a number of criteria. The findings of our analysis indicate that the new feature-enhanced SAR image formation method provides images with higher resolution of scatterers, and better separability of different regions as compared with conventional SAR images. We also provide an ATR-based evaluation. We run recognition experiments using conventional and feature-enhanced SAR images of military targets, with three different classifiers. The first classifier is template based. The second classifier makes a decision through a likelihood test, based on Gaussian models for reflectivities. The third classifier is based on extracted locations of the dominant target scatterers. The experimental results demonstrate that the new feature-enhanced SAR imaging method can improve the recognition performance, especially in scenarios involving reduced data quality or quantity.     

合成孔径雷达系统建模、仿真与信号处理初探

作为雷达技术发展历史中的里程碑,合成孔径雷达(SAR)通过使用空中合成天线阵列技术及先进的目标回波信号处理技术能够提供清晰的地球表面图像。由于它的这一突出特点,SAR已经成为许多飞行器的重要任务载荷并被广泛应用于军事及民用领域。从航空电子系统总体需求角度出发,为了深刻理解SAR系统的工作原理并得到更好的SAR图像产品,有必要对系统数学模型的建立、SAR回波信号的仿真以及信号处理算法进行深入的研究。本文试图从这三方面讨论SAR系统设计中的关键问题。     

Multifrequency Imaging of Radar Turntable Data

In recent years synthetic-aperture radars (SAR) have proven to be very useful two-dimensional imaging tools in various fields. Based on the synthetic-aperture concepts, different imaging modes are possibe with various operating characteristics. We describe a special case where circular-projection radar data are coherently processed to yield both azimuth and range resoultion. Experiments are performed using data obtained from the radar target scatter site (RAT SCAT) radar cross-section facility. Fairly good results are obtained which illustrate the versatility of coherent syntheticaperture processing of pulse-to-pulse high-range-resolution radar returns. A discrete multifrequency stepped and pulsed waveform is the basic transmitted signal from which range-Doppler images are generated. The RAT SCAT turntable facility allows interesting model targets to be illuminated from which radar images can then be computed. One such application of the processing is described.