机载SAR成像信号处理研究和实践

成像信号处理是合成孔径雷达(SAR)的核心．必须根据SAR系统战技指标的要求，设计先进、合理和实用的成像信号处理方案和算法。某型机载SAR旁视成像模式综合运用二维可分离成像算法、预处理和运动补偿，前斜视成像模式综合运用线性距离多普勒成像算法、天线扫描和运动补偿，满足了全数字化、机上实时成像的要求。样机试飞中，在国内首次获得高清晰度3m分辨率的旁视SAR图像和首次实现高分辨率前斜视SAR成像。试飞数据在地面处理后，在国内首次获得方位分辨率优于0．5m的成像结果。     

射频仿真系统中多机系统的实时通信

射频仿真系统（ＲＦＳＳ）主要是用在实验室里模拟空中射频目标信号。本文提出并实现了一种应用于ＲＦＳＳ的多机实时通讯系统。该系统基于自行设计的异步并行通讯卡，采用树型分级拓扑结构，并开发了相应的实时通讯协议。为保证仿真的逼真性，着重研究了如何保证通讯的实时性、可靠性这一关键技术，使系统具有效率高、工作可靠、通用性强等特点     

基于极坐标格式算法的大斜视条带SAR子孔径拼接成像算法

大斜视条带 合成孔径雷达（Synthetic aperture radar, SAR）成像信号处理目前主要面临大斜视导致 的距离方位耦合严重和全孔径条带 SAR处理的实时实现困难。文中针对这两个难点 ，提出了一种基于极坐标格式算法（Polar format algorithm, PFA）的大斜视条带SAR子孔 径拼接成像处理算法。该算法利用改进的PFA来解决子孔径内大斜视高精度成像问题，通过 子孔径图像拼接来实现全孔径实时成像。仿真和实测数据的处理结果证实了本文方法的有效 性。     

一种采用数学形态学方法的姿态指示器填充算法

在现代飞机座舱电子飞行仪表系统中，全姿态指示器天地区域的实时填充是个非常费时的工作，但已有算法不管是在填充速度还是硬件可实现性上都存在缺陷。本文把适于硬件实现的数学形态学方法应用于姿态指示器的实时填充中，提出了一种新的区域填充算法，在此基础上引入种子概念，发挥数学形态学的并行运算能力，提高全姿态指示器填充速度。文中进行了单粒和多粒种子的生长试验，在多粒种子并行填充的情况下，填充效果和速度性能均优于传统算法。该算法填充速度快，能并行处理，适用于姿态指示器等实时填充的场合。     

超高分辨率机载SAR成像算法及其GPU实现

雷达成像分辨率的不断提高,给SAR高精度实时成像处理带来了新的挑战。采用高效精确的成像算法以及对算法进行硬件加速是解决该问题的有效途径。本文提出了一种适用于超高分辨率机载SAR成像的精确高效成像处理方案,并利用并行化硬件平台GPU对该成像方案进行了硬件加速。实测数据处理结果充分验证了该处理方案的聚焦精度和处理效率。     

UAT数据链机载信号模拟系统的实现

本文提出了UAT机载信号源的生成方法以及硬件实现,设计出小体积、便于携带的UAT机载信号发生装置。通过分析UAT机载信息的编码和传输处理方式,设计PC机的模拟系统软件。根据模拟软件设置不同的参数和不同的模拟方式,从多角度验证UAT地面站的性能指标、报文处理的完好性等,方便维护人员在没有机载UAT设备的情况下验证地面站系统的工作情况,加快查找故障的速度。同时该信号发生装置也能作为UAT地面监视系统软硬件开发的实验室测试仪器。     

一种全数字半物理飞行控制实时仿真系统

提出了一种基于PC机与局域网（LAN）的无人机飞行实时仿真系统。该系统采用全数字仿真与实时动画方面模拟飞机动力学、运动学特性、机栽传感器信号与电气特性和地面测控系统功能，具有实时性、可靠性高、操作灵活、直观、成本低的特点。实际使用结果表明系统性能良好，完全满足飞行控制系统半物理实时仿真试验要求。     

一种基于逼近信噪比的SAR图像质量评估方法

提出了一种基于修正逼近信噪比的合成孔径雷达(SAR)图像质量评估方法，结合SAR图像信噪比提出了逼近信噪比概念。首先选择对乘性噪声有较好滤波效果的自适应维纳滤波器对SAR图像滤波，然后人为对SAR图像降质，通过最小二乘法拟合曲线修正逼近信噪比来逼近图像的真实信噪比作为衡量SAR图像质量的指标。该方法无需原始图像作参考．适用于乘性噪声的SAR图像评估。仿真试验结果表明，该指标与峰值信噪比RPSN基本符合，比较准确地反映SAR图像的质量，符合人眼视觉特征，可作为评价SAR图像质量的一种指标。     

线程集成技术在嵌入式系统中的应用

介绍了线程集成技术在通用和微处理器或微控制器上实现实时任务并行性的新方法。利用后级编译技术在指令级代码中融合多个控制线程，实现指令级并行，提高了系统资源的利用，改善了系统性能，从而达到用软件代替专用外围硬件的功能，文中介绍了线程集成的概念，线程集成过程的主，客线程的表示方法，代码转移的原理，应用及实验结果。     

基于LabVIEW的超声扫查仪数据采集系统设计

根据材料超声扫查检测需要,开展了超声扫查仪部分硬件设计及基于LabVIEW开发环境的上位机软件的数据采集部分设计工作。通过探头、数据采集卡、触发电路以及声波接收装置共同组成超声信号采集的硬件主要部分,利用上位机软件对超声信号进行采集再送入基于PC机的上位机中,并在PC机中运用虚拟仪器以及计算机的强大功能,进行信号分析、数据处理以及图形化显示等,实现数据信号的处理。最后,通过该系统进行某试块超声实验的信号采集,用软件进行信号的分析与处理,以验证该系统运行的可行性。研究结果证明:该系统性能运行良好,成本低和可靠性高。     

采用DSP实现的神经网络实时仿真系统

采用DSP设计完成了神经网络实时仿真系统，从神经网络协处理器的硬件结构，协处理器中的神经网络算法，神经网络协处理器及其宿主机间数值交换等方面系统地描述了该仿真系统，在神经网络在线算法的实现中，利用DSP能与其宿 主机实现并行工作的特点，采用DSP和计算机并行工作，在宿 主机中实现BP网络对受控对象的辩识，在神经网络处处理中完成模糊神经网络在线控制算法，从而加快了神经网络运算速度，使其能达到在线控制的要求，文末给出了一个直升机总矩通道在本仿真系统的仿真实例，说明了本系统的实用性。     

基3FFT与FHT的新算法

本文首先提出了适合于N=3~m的按频率抽取快速Fourier变换(DIF FFT)与按时间抽取快速Fourier变换(DIT FFT)的新算法,分别导出了算法的一般公式,给出了信号流图,分析了计算复杂性。对于实序列的FFT算法也相应作了探讨,然后按照类似的方式提出了适合于N=3~m的按频率抽取快速Hartley变换(DIF FHT)与按时间抽取快速Hartley变换(DIT FHT)的新算法。最后将本文提出的基3FFT算法、基3FHT算法与其他基3算法进行了比较。结果表明,新算法不仅所需运算量少,优于其他基3算法,而且可进行原位计算,结构简单规则,易用硬件或软件实现。本文算法扩展了FFT算法与FHT算法的可适用范围。     

湍流燃烧模拟中化学反应的加速算法研究进展

为研究湍流燃烧数值模拟中化学反应机理计算的加速方法，讨论了动态自适应化学（Dynamic Adaptive Chemistry，DAC）方法和Krylov子空间近似的指数格式的应用情况。在湍流火焰大涡模拟中，使用DAC简化可以加速化学反应计算。然而，在并行燃烧数值模拟中，处理器核心的负载极度不平衡，加速效果有限。而Krylov子空间近似的指数格式的加速效果可以作用于每个处理器核心，更有利于整体计算效率的提高。在同等精度下，相比于隐式格式耦合DAC和MTS加速方法，Krylov子空间近似的指数积分格式对化学反应计算的加速效果更为显著。     

三轴飞行模拟转台实时控制软件的开发

三轴飞行模拟转台可以模拟飞行器在空中的各种飞行动作和姿态，是飞行控制系统地面含实物仿真的关键设备之一。本文讨论ＦＴ型电动三轴飞行模拟转台微机实时控制软件的功能和实现方法。该软件为模块化结构，采用中文菜单显示，Ｃ语言与汇编语言混合编程，实时图形变尺度显示，余度变量，动态刷新，超时中断等技术。实践表明，该软件性能好，工作稳定。     

基于FPGA的并行遗传算法硬件实现的研究

遗传算法具有天然的并行性。FPGA(Field programmable gate arrays)本质上的并行特性使其很适合用于实现并行的遗传算法。结合两者的并行特性，本文提出了一种基于FPGA的并行遗传算法。选用了适合硬件实现的选择、交叉、变异算子，并将它们设计成流水线结构。整个设计采用了XILINX公司的XC2V1000型号FPGA芯片。算法利用VHDL语言来描述。实现后的测试表明，这种硬件遗传算法有效减少了运行时间，使其在一些实时性要求较高的场合得到很好应用。     

用高速数字信号处理器实现雷达视频杂波模拟

研究了雷达视频杂波的实时模拟方法。雷达杂波通常为随机过程。假定杂波包络服从莱斯分布，其功率谱为立方型，这种杂波可用伪随机序列通过特定的滤波器产生。杂波滤波器组可用ＴＭＳ３２０Ｃ２５数字信号处理器完成，并与缓冲存储器相组合，实现Ｉ，Ｑ两路杂波数据实时输出。ＴＭＳ３２０Ｃ２５数字信号处理器运算速度高、指令功能强，有利于提高杂波模拟速度和模拟器的可编程性。实验中选用双极点递归滤波器产生立方谱杂波数据。计     

DESIGN & REALIZATION ON GPS/INS INTEGRATED NAVIGATION SYSTEM

讨论了应用卡尔曼滤波器的ＧＰＳ／ＩＮＳ组合导航系统，其中包括理论、方案与实际的ＩＮＳ和ＧＰＳ接收机的结合，研究的重点是对系统误差的建模及组合的实现，以及松组合和紧组合等各种组合方式等。该ＧＰＳ／ＩＮＳ组合导航开发系统，可以有效和经济地用于组合导航系统的研究和设计，在实际应用中起到了非常有效的作用。该系统不仅仅是一个计算机辅助设计软件，而且可以对实际获得的惯导和ＧＰＳ数据进行半物理仿真。开发系统的核心软件可以方便地转换成实际组合系统中的工程应用软件。应用结果表明，开发系统的设计思想和组合方案是成功的，可以取得良好的导航结果。     

三维非结构混合网格区域分解及数据处理

讨论了三维非结构混合网格区域分解技术及子分区显示技术。在三维复杂外形的流场计算中,为了得到较高的计算效率及保证数值模拟的准确性,经常要采用混合网格及并行计算技术。本文针对三维非结构混合网格的自动分区及子网格的数据处理进行了细致的讨论,编写了相应的软件。对三维实际外形非结构混合网格的处理结果表明,本文发展的方法及软件系统具有通用性强、人为干涉参数少、自动化程度高等特点,可作为通用软件推广使用。