高分辨率星载SAR并行成像处理系统设计

针对高分辨率星载SAR成像处理流程的特点,提出一种高分辨率星载SAR并行成像处理系统方案。该系 统能完成星载SAR数据预处理、轨道参数及多普勒参数计算、多普勒参数估计、成像处理以及辐射校正等功能。系统采 用模块设计,具有很强的向后兼容和可扩展性;同时,基于多CPU高性能计算机的并行结构,使系统具有很高的实时性。 测试证明系统设计合理和有效。     

星载SAR在轨成像及舰船目标检测方法

针对现有星上在轨SAR成像和目标检测处理的实时性、有效性及能效比等性能指标较低,文章提出了一种高能效比星载SAR成像及舰船目标检测方法,该方法是基于高速并行化混合快速傅立叶变换(FFT)阵列加速的星载SAR成像实时实现方法和以局部降维统计分类为基础的舰船目标检测方法,并建立计算精度误差模型,自主调度定/浮点计算,在有效降低硬件资源占用的同时,保障了星载SAR成像和舰船目标检测计算的实时性。在Xilinx公司现场可编程门阵列(FPGA)开发板上,经合成孔径雷达卫星-1(RadarSat-1)遥感卫星数据,验证了方法的可行性和有效性。该方法的能效比为传统FPGA+数字信号处理器(DSP)经典处理架构的4倍以上,可为星上在轨实时处理设计提供参考。     

星载SAR在轨成像实时处理算法研究

星载合成孔径雷达(SAR)分辨率和幅宽的不断提高,其产生的原始数据率越来越大,采用在轨实时成像处理形成图像,在图像域再进行传统的图像数据处理和传输,有助于降低星-地数据传输速率,为了提高星载SAR在轨成像处理的实时性,文章分析了星上特殊条件对星载SAR处理算法实时性所提出的约束,对RD、波束域、CS等经典的星载SAR成像处理算法的运算量进行了比较,以CS算法为例,研究了相位补偿因子对CS成像处理算法的实时性影响,提出了一种补偿因子区域不变的CS成像算法,它极大地减少了成像处理算法的运算量,并通过仿真实验结果验证了该算法的有效性。     

星载高分辨、多模式SAR的建模仿真和总体设计

阐述了星载合成孔径雷达（SAR）的常用工作模式，即聚束式、条带式、扫描式和干涉式SAR的概念、设计考虑和常用设计公式。通过建立模型，对高空间分辨率、多工作模式SAR的系统集成和总体设计进行了计算机仿真，用该套软件模拟了六套在轨运行的星载SAR系统参数和分系统指标，仿真结果与公布数据非常吻合。     

星载合成孔径雷达快视成像

通过对星载合成孔径雷达 (SAR)原始回波信号的分析 ,推导出星载SAR快视成像算法 (SPECAN算法 ) ,并分析了SPECAN算法的主要难点。最后用SPECAN算法对实际星载SAR回波数据进行成像 ,进一步验证了用SPECAN算法进行快视成像的高效性。     

星载高分宽幅SAR技术发展趋势分析

分辨率和测绘带是星载合成孔径雷达(SAR)技术的两个重要指标,传统星载SAR由于最小天线面积的限制,不能同时实现方位向高分辨率和距离向宽测绘带.文章分析了星载SAR在同时实现高分和宽幅成像方面的固有约束以及传统SAR体制的局限性,分析比较了实现高分宽幅的新体制的技术特点、系统代价以及涉及的关键技术,从卫星总体角度分析了高分宽幅成像对卫星平台能源、数传等支撑能力的需求,并对未来高分宽幅SAR技术体制的发展方向进行了展望.     

Radarsat-2的系统组成及技术革新分析

Radarsat-2是加拿大继Radarsat-1之后的新一代商用合成孔径雷达(SAR)卫星,它在继承Radarsat-1原有成像模式和技术特点的基础上,进行了较大范围的技术革新.总结了Radarsat-2的系统组成和性能参数,并重点分析了其包括超精细分辨率成像、全极化成像、左右视成像等在内的技术革新和技术实现.Radarsat-2作为当前十分先进的星载SAR系统,为未来星载SAR的发展指明了方向.     

误码率对星载合成孔径雷达图像质量影响的数字仿真研究

定量分析了星载合成孔径雷达 (SAR)原始回波信号的量化噪声、饱和噪声以及误码噪声对面目标信噪比的影响 ;建立了星载 SAR数字仿真系统 ,对不同误码率条件下的点目标阵场景的星载 SAR原始回波信号进行数字仿真 ,采用 Chirp Scaling算法进行成像处理 ,并对成像结果进行图像质量评估 ,研究了误码噪声对点目标 (尤其是弱信号目标 )性能影响的规律。     

基于高分三号卫星的星载无人机双基前视SAR系统设计

高分三号卫星是我国首颗全极化C波段高分辨率SAR成像卫星。文章提出一种以高分三号卫星为辐射源的无人机双基前视SAR系统。对典型双基构型参数下的成像分辨率、分辨率夹角、图像信噪比等指标进行理论分析。所设计的星载 无人机载前视SAR系统，成像场景中心地距分辨率为0.8m，多普勒分辨率为2m，分辨率夹角约为85°，SNR约为52dB，并通过计算机仿真实验，验证了理论分析的正确性和有效性。文章所提出的系统设计方法为星载 无人机载前视SAR高分辨率目标侦察、飞机着陆指引等应用提供解决方案。     

星载SAR数据成像的并行处理研究——SGI机的应用实例

星载合成孔径雷达 (SAR)成像处理数据量大 ,实时性要求高 ,文中阐述在 SGIOrigin2 0 0多 CPU计算机上完成星载 SAR改进 RD算法的并行处理 ,并利用该机完成了对改进RD算法成像的并行算法的系统仿真。试验结果表明 ,所提出的并行算法可在 SGI多 CPU机上获得很好效果。     

星载合成孔径雷达电子战数学仿真研究

研究并建立了精确描述星载SAR平台、目标、干扰平台之间的空间几何关系模型,建立了星载SAR电子战数学仿真模型,详细介绍了仿真系统中的关键数学模型。开发了星载SAR电子战仿真系统,该系统能够仿真SAR各种工作模式、各种对抗方式和各种干扰样式。     

基于ATI技术和象素匹配的星载SAR/GMTI实现方法

与机载合成孔径雷达相比,星载合成孔径雷达由于其复杂的空间几何关系、地球自转及地球曲率等因素的影响,使得星载SAR／GMTI的实现更为复杂。提出了当不满足相位偏置中心天线(DPCA)中脉冲重复频率和天线水平基线间的严格约束条件时,通过象素匹配法和星载SAR沿航迹向干涉(ATI)技术实现星载合成孔径雷达(SAR)动目标检测、测速及定位的一种方法。该方法采用沿航迹向线性排列的双孔径天线星载SAR结构,首先建立了星载SAR双孔径天线空间几何模型并详细分析了星载SAR双孔径天线机理及信号特性,然后利用常规方法成像的双天线SAR图像,分析并推导了基于ATI技术和象素匹配实现对地面背景杂波淹没的运动目标检测、径向速度分量估计以及目标定位的方法。最后,通过计算机仿真验证了其有效性。     

基于lk范数正则化方法的SAR图像超分辨

提高合成孔径雷达（SAR）图像的分辨率对自动目标识别等具有重要意义。为此改进了一种基于lk范数正则化方法，并用于SAR图像超分辨。该方法通过合理开发利用符合SAR成像工程背景的先验知识，构造附加约束，把图像超分辨问题规划为形式简单的带约束优化问题。仿真和实测数据计算结果证实了该方法的有效性。     

卫星扰动对星载SAR成像质量的影响

星载合成孔径雷达快视成像质量与卫星的运动姿态密不可分，卫星扰动主要体现在对多普勒参数的影响上，而快视成像一般利用卫星星历来估计多普勒参数。通过详细分析，找出了卫星扰动对多普勒参数的内在联系，给出了详细的数学公式并结合实际数据进行了计算机模拟，给出了平台的控制精度范围，为星载ＳＡＲ系统设计提供理论依据。     

高分辨率星载聚束式SAR改进的ECS成像算法

提出一种适用于高星载聚束式合成孔径雷达（SAR）的改进Extended Chirp Scaling（ECS）算法。基于斜视距离等效模型，推导出改进的ECS算法，给出改进的方位Scaling因了以及算法的实现步骤。在斜视情况下改进的方法Scaling因子可以减小算法所需要的方位时间展宽，提高方位处理效率。为解决高分辨率星载聚束式SAR脉冲重复频率（PRF）过高等问题，在算法中结合了子孔径处理，并分析了采用子孔径处理的必要性及其实现方法。最后，通过计算机仿真，验证了算法的有效性。     

星载SAR成像处理系统中多线程矩阵转置的设计和实现

矩阵转置被广泛地应用在星载合成孔径雷达的地面成像处理中,由于对原始回波数据快速成像的需求,根据现有共享内存系统的特点,提出利用多线程矩阵转置的并行处理方法。在Linux环境下,利用基于Pthread的线程调度方法和封装类,在研究和分析矩阵转置的几种处理方法的基础上,设计和实现多线程矩阵转置。通过在HP Proliant DL580平台上的实验证明,多线程矩阵转置与传统的矩阵转置相比,能充分利用处理器的资源,具有良好的并行扩展性,有利于进行快速成像处理。     

一种适用于椭圆轨道的新型偏航导引规律

多普勒特性是星载合成孔径雷达(SAR)数据处理中关键参数之一,对方位向性能以及成像精度都有着非常重要的影响。基于轨道动力学理论,该文简要论述了传统偏航导引方法和全零多普勒方法,并分别分析了它们应用于椭圆轨道时的不足之处,提出了一种新的适用于椭圆轨道的偏航导引方法。利用TerraSAR\|X卫星轨道参数,分别使用这三种方法进行了数值仿真,仿真结果表明,使用新的偏航导引方法后,多普勒中心频率被减小到不超过5Hz,比传统的偏航导引方法缩小了约一百倍,比基于瞬时圆轨道的全零多普勒方法缩小了超过5倍,表明了该方法的优势及有效性。