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。     

距离多普勒成像和多散射点定位

距离多普勒雷达成像系统的基本任务是利用雷达回波信号的距离和多普勒信息重构目标反射率的空间分布。本文把用逆合成孔径雷达对运动目标进行距离多普勒成像当作多散射点定位问题来研究,把成像雷达信号处理的两个关键,运动补偿和成像作为最大似然估计问题一起求解。原则上需进行多维搜索,一般情况下,目标上散射点的个数、位置以及目标的轨道运动都先验未知,这种求解的计算量极大。在若干合理的假设成立时,可引入DFT,免去估计散射点个数和位置,大大减少搜索维数,并可利用FFT,从而大大提高计算效率。这样做的代价是最终的成像质量有所下降。当目标轨道运动模型可用二次的距离时间函数描述时,只需进行二维搜索,文中导出了进一步简化的相位补偿和成像算法,并给出了计算机模拟结果。     

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。     

一种基于最大修正峰度的ISAR距离对准算法

距离对准是逆合成孔径雷达(ISAR)运动补偿的关键。本文提出了一种基于修正峰度的ISAR距离对准算法。首先对应用于离散信号序列的峰度定义进行了修正,然后以修正峰度衡量回波包络之间的对准程度,对距离偏移量进行搜索。当两回波和包络的修正峰度达到最大时,以此时的距离偏移量进行补偿,就可将回波对齐。分析表明该算法具有良好的抗闪烁性能和抗噪性能。实测ISAR数据验证了算法的有效性。结果表明,基于最大修正峰度的距离对准算法可以准确地估计出回波的距离偏移量,实现距离对准。     

环视SAR成像处理中的几何失真校正算法

环视合成孔径雷达(SAR)图像用于导弹精确来制导中的景象匹配处理,需要满足几何精度的要求.校正由雷达平台不规则运动和天线圆周扫描导致的图像几何失真,是环视SAR成像处理中的关键步骤.文中在利用线性距离多普勒算法生成子图像的前提下,提出了一种基于像源与像点映射关系的距离多普勒域图像几何失真校正算法.该算法无需复杂的坐标系转换计算,实现了360°范围内任意波束指向上SAR子图像几何失真校正.地面点目标仿真和实测教据成像结果证明了该算法的有效性.     

波音727飞机的ISAR成像处理结果

逆合成孔径雷达(ISAR)能够对运动目标进行高分辨率雷达成像。本文利用波音727飞机的外场真实数据研究了ISAR的信息处理,它包括运动补偿和成像。文中给出并比较了实现IS—AR运动补偿的几种方案,它们是距离对准的空域法和频域法,相位补偿的散射点基准法和多普勒中心跟踪法。我们对完成了运动补偿的等效转台数据进行了FFT—距离多普勒成像和超分辨成像。波音727飞机的外场数据处理结果证明了文中所述的ISAR运动补偿和成像方法是正确和有效的,同时也说明了超分辨成像的优越性。它不仅有利于雷达目标的识别和分类,而且能够降低ISAR的大带宽要求和克服大转角ISAR运动补偿的困难。     

压缩逆合成孔径雷达中的相位自聚焦算法(英文)

与常规逆合成孔径雷达(Inverse syntheticaperture radar,ISAR)相同,压缩ISAR也需要进行基于回波信号的运动补偿,其中包括距离对准和相位补偿。本文提出了一种适用于压缩ISAR成像处理的相位自聚焦算法。该算法采用特征向量法解决稀疏ISAR信号的相位补偿问题。试验结果证明了该算法的有效性。     

神经网络在未来超分辨雷达中的应用

最新的技术发展已为研制超分辨雷达创造了条件。它能够突破普通雷达基于匹配滤波原理的分辨能力,而实现超分辨。超分辨雷达的巨大计算量通常来自求解非线性最小二乘问题时的多维搜索。本文针对这一问题,研究了雷达信号处理中的两个典型例子:(1)利用阵列处理检测个数已知而方向未知的雷达目标;(2)对波音727飞机进行超分辨距离多普勒成像。说明Hop-field神经网络通过集体运算能够求解各种困难的最优化问题,因而在未来的超分辨雷达中有广阔的应用前景。     

一种改进的逆合成孔径雷达运动补偿法

运动补偿是逆合成孔径雷达成象处理的关键，它包括距离对准和相位补偿两个环节，现有的ＩＳＡＲ运动补偿方法都是将距离对准和相位补偿分开进行的，本文在ＩＳＡＲ距离对准频域法的基础上，提出了一种同时距离对准和相位补偿的ＩＳＡＲ运动补偿法，与其他方法相化，它能简化运动补偿环节，减少运动补偿计算量，文中证明所采用的相位补偿法与多普勒中心跟踪法是等效的，ＩＳＡＲ外场实测数据和微波暗室数据的运动补偿和成象结果验证了     

SAR原始数据压缩技术研究

研究两种合成孔径雷达(SAR)原始数据压缩算法，它们是块自适应树型矢量量化算法和块自适应预测编码算法。前者是在使用穷尽型搜索技术的块自适应矢量量化算法的基础上，通过使用树型搜索算法来提高算法的运行效率；后者是通过预测编码来消除SAR原始数据之间的相关性从而提高压缩性能。结合机载SAR实测原始数据，对讨论的各种算法分别进行压缩和解压缩，并进行SAR成像处理。通过比较和分析各种算法的性能及图像域参数，表明块自适应树型矢量量化算法和块自适应预测编码算法能提高SAR原始数据的压缩性能，比较适合实际工程应用。     

基于目标威胁度计算的相控阵快速确认跟踪模式

机载相控阵雷达在探测远程、低空、高速目标时具有较大潜力。本文对机扫加相扫雷达环境下,如何充分发挥相控阵优势,提高机载雷达跟踪远程低空高速目标性能展开研究,在传统边扫边跟(Track while scan,TWS)技术基础上,给出了一种基于目标威胁度的快速确认跟踪模式。该模式采用有效的相控扫描策略,充分利用其波束捷变能力,通过相控回扫,一方面快速起始航迹,增加高威胁目标的跟踪距离;另一方面适当增加探测数据率,提高对远距高威胁目标的跟踪性能。仿真试验表明,新跟踪方法不但可以较好克服目标雷达散射截面积(Radarcross section,RCS)起伏影响,较快地起始和跟踪目标航迹,而且保留了TWS方法覆盖空域广的优点。     

填充各向异性介质二维开口腔体散射特性分析

应用非重叠型区域分解法(DDM)结合有限元法(FEM)和边界元法(BEM)分析了填充多层各向异性介质的二维开口腔体横电波(TE)散射特性。对腔体外的区域采用BEM法分析,将腔体内的每层介质作为一个子域,用FEM法分析,各子域间通过传输条件进行耦合。分别计算了腔体中填充各向同性和各向异性介质时的雷达散射截面,数值结果表明了该方法的有效性。采用这种技术,大大地减少了对计算机内存的需求。     

Structural Design and Control Strategy Analysis of Micro/Nano Transmission Platform

A fully flexure micro/nano transmission platform(MNTP)which has five degrees of freedom is designed on the basis of bridge type amplification mechanism.According to the kinematic theory and the elastic beam theory,the theoretical output displacement equation of the platform is derived,and then piezoelectric actuator(PZT)is calibrated.Meanwhile,a full closed-loop control strategy of the platform is established using the feedforward proportional-integral-derivative(PID)compound control algorithm based on the Preisach model.Moreover,the total transfer function of the micro positioning system is derived,and the calculation method of output signal is acquired.Finally,the theoretical output displacement is verified by finite element analysis(FEA)and positioning experiments.     

基于PO-PTD的航空器对下滑道结构影响的动态研究

下滑信标是仪表着陆系统的重要组成部分,为进近中的航空器提供垂直方位引导。进行障碍物对下滑信标信号影响的精确分析可以为导航台站选址及解决导航台运行中存在的问题提供理论依据。本文基于物理光学-物理绕射理论(Physical optics-physical theory of diffraction,PO-PTD)算法,结合空客A320-200型客机以及机场三维模型对下滑信标的下滑道结构影响进行了静态分析。在静态分析的基础上,对飞机在滑行道上滑行且五边上有飞机进近时的影响进行了动态研究,找出了某机场飞行员长期反映的下滑道信号不稳问题的原因。动态研究数据与飞行校验结果进行了比对并与飞行校验结果吻合。     

涡轮基组合循环发动机分布式控制系统通信网络混合拓扑结构优化方法

涡轮机组合循环(Turbine based combined cycle,TBCC)发动机控制系统通信网络拓扑结构是其分布式控制系统方案设计的重要部分,优化网络拓扑结构可提高发动机推重比和控制系统可靠性。本文基于智能优化算法提出TBCC分布式控制系统网络拓扑结构优化方法。基于图论建立TBCC几何模型和网格模型,以重量和可靠性为优化性能指标,同时考虑发动机表面高温区域以及控制节点的工作可靠性,分别采用粒子群算法和遗传算法优化星形结构中智能中央节点位置、中央节点的环形拓扑结构,获得星形-环形混合拓扑结构。仿真实例表明,基于本文方法优化所得的混合拓扑结构相较于星形集中式控制结构,系统重量降低了51.9%。     

Performance of Cross-Layer Design with Power Allocation in Space-Time Coded MIMO Systems

A cross-layer design（CLD）scheme with combination of power allocation,adaptive modulation（AM）and automatic repeat request（ARQ）is presented for space-time coded MIMO system under imperfect feedback,and the corresponding system performance is investigated in a Rayleigh fading channel.Based on imperfect feedback information,a suboptimal power allocation（PA）scheme is derived to maximize the average spectral efficiency（SE）of the system.The scheme is based on a so-called compressed SNR criterion,and has a closed-form expression for positive power allocation,thus being computationally efficient.Moreover,it can improve SE of the presented CLD.Besides,due to better approximation,it obtains the performance close to the existing optimal approach which requires numerical search.Simulation results show that the proposed CLD with PA can achieve higher SE than the conventional CLD with equal power allocation scheme,and has almost the same performance as CLD with optimal PA.However,it has lower calculation complexity.     

高加速寿命试验(HALT)与高加速应力筛选(HASS)

本文简要介绍了HALT／HASS试验技术的产生、发展及在国外的应用情况，在深入分析HALT／HASS试验技术基本原理和环境应力与诱发的故障模式之间关系的基础上，阐述了HALT／HASS试验技术的核心－试验剖面图的建立方法，并对HALT／HASS试验技术的特点、所需资源和其它的相关内容作了说明。     

用户自主完好性监测新算法

基于测量域提出了新的导航系统完好性度量算法。充分考虑所需导航性能参数和不确定的噪声的因素,运用概率优化方法进行故障监测。选择适当的性能参数,与漏检率具有一一映射关系,估算故障概率,并对此进行了讨论。在该算法中,利用残差灵敏度矩阵的各个特点提高识别有误差观测数据的效率。该算法可用于完好性监测的性能要求规定,计算高效。非精密进近的仿真结果证明了该算法的有效性。     

基于正交映射的OFDM峰均比控制快速算法

为了克服正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)信号的高峰均比问题，拳文研究了基于单正交映射的部分传输序列(Partial transmit sequences，PTS)算法及其在信号过采样形式中的应用，发现信号过采样会造成单正交映射的相位优化复杂度呈二次增长。借助于Monte—Carlo仿真，证明了在单正交映射过程中会产生大量的冗余。通过改变正交映射方式和删除冗余，提出了一种新的PTS快速相位优化算法。分析和实验结果表明，该算法能较大程度地减小运算复杂度，且可以获得好的峰均比改善性能。     

浅谈PON网络的工程测试方法

PON是将光网络单元(ONU)安装在住家用户或企业用户处,是最靠近用户的光接入网应用类型。本文介绍了PON网络的相关测试,包括PON网络的测试仪器选用、测试要求、测试方法以及注意事项。