无人机机载合成孔径雷达的高速数据传输

无人机机载合成孔径雷达 (SAR)的高速数据传输问题是长期以来制约 SAR载荷应用的重要问题。文中通过对 SAR原始数据、SAR成像、SAR图像数据以及传输系统的研究 ,提出将 SAR成像过程分为两个阶段 ,在机上进行预滤波 ,在地面进行距离向压缩、方位向压缩等成像过程 ,实时传输经过预滤波和压缩后的数据。该方案在保证 SAR方位向和距离向分辨率及测绘带带宽的前提下 ,能够有效降低下传数据率 (具体值取决于预滤波率 ) ,同时不增加无人机的载荷 ,是一种可行的实时高速数据传输方案     

合成孔径雷达原始数据的模拟与压缩

合成孔径雷达（SAR）原始数据的计算机模拟已成为一重要的课题，它为成像处理算法、任务设计及系统参数优化提供数据源，而其模拟器是成像处理及雷达系统设计的重要工具。对自然景象作模拟，即是将地面目标的反射特性转化成SAR回波。文中给出了模拟算法和原始数据的压缩方法，并对多种方法作了对比。     

处理几何学在SAR原始数据聚焦中的作用

合成孔径雷达(SAR)系统要求对接收的回波信号(原始数据)进行聚焦处理以生成高分辨率微波图像。由于平台姿态的不稳定性，或者是由于地球自转效应都可能造成在“倾斜”的坐标系中获取SAR原始数据，即发射接收波束对于正测向存在偏向角。本研究报告利用以条带模式工作的SAR传感器所获得的斜视原始数据，分析了聚焦处理的效果。最后，关于圆锥形非正交参考系统，概括了二维频域SAR处理法。在根据要求选定的处理坐标系中，对由原始数据处理而来的图像，分析了几何、频谱、相位的误差。并证实所用聚焦处理使这些误差为最小值。依据仿真数据求得的实验结果证实了全部理论。而且，还研究了把这种分析推广到偏差具有显著作用的干涉测量的情况。     

矢量量化与小波变换在合成孔径雷达原始数据压缩技术中的应用

文章首先简要介绍了合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）原始数据压缩技术研究的意义,然后分析了合成孔径原始数据的统计特性及相关特性,提出几种将小波变换与矢量量化结合应用于合成孔径雷达原始数据的压缩方案,并且进行了计算机仿真,最后对仿真结果进行分析,比较各种方案的优劣。     

分布式小卫星SAR原始数据模拟研究

针对分布式小卫星SAR(合成孔径雷达)系统,提出了一种原始数据仿真的方法;重点讨论了各种参数的计算以及距离徙动的引入方法,并对此方法进行了仿真,分析了结果。     

L频段星载SAR与GNSS同频干扰分析及验证

针对L频段合成孔径雷达(SAR)卫星大功率载荷和高灵敏度双频导航接收机同时工作时潜在的同频干扰问题,基于某型SAR卫星,开展了SAR与全球导航卫星系统(GNSS)星内、星地同频干扰分析及实物验证。星内同频干扰分析,表明星内存在较为严重的同频干扰问题,需要采用在导航接收机前端,增加随SAR载荷发射脉冲信号联动工作的电子微波开关的抗干扰抑制措施。利用实物在暗室无线环境下,完成了干扰措施有效性验证,导航原始数据分析结果表明,措施有效且简单易行;针对星地同频干扰,由于SAR载荷合成孔径、低占空比脉冲工作的特点,使得地面GNSS接收机能够被SAR载荷照射的时间很短、照射概率很低,且照射强度也低于接收机的饱和电平,预期不会对接收机造成影响。     

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。     

基于星载平台的SAR实时成像处理实现方法

针对高分辨率星载SAR星上实时成像处理的工程化技术问题,提出了一种优化的实现方法。通过对成像算法流程的优化设计和计算公式的重新推导,实现了高效率的相位补偿因子计算。在此基础上,提出了一种分析和优化计算精度的方法,在保证效率的前提下提高了相位计算精度。在某型实时信号处理样机上,基于改进CS算法,实现了5米分辨率的星载SAR实时成像处理,对16384×16384原始数据的处理时间优于28秒,图像质量满足技术指标要求。     

一种改进的基于舰船目标SAR图像的超分辨率方法

针对提高舰船目标SAR图像分辨率的问题,基于Fourier字典的稀疏表示法得到的结果中杂波和旁瓣较多,正则化方法对于点目标密集的图像处理结果较差。提出一种稀疏表示法与正则化方法相结合的超分辨率方法,首先利用基于Fourier字典的稀疏表示法对原始数据进行处理,然后建立所得结果的正则化模型,并利用正则化方法消除杂波、旁瓣及噪声。理论分析及仿真计算结果表明,此方法可以较好地解决上述两种方法存在的问题,得到较好的超分辨率结果 。     

科技成果

<正>中国环境减灾-1C卫星传回首幅影像据中国航天网2012年12月13日报道,当月9日,环境减灾-1C卫星有效载荷首次开机成像,成功获取首幅合成孔径雷达影像图,图像清晰,层次分明,信息丰富。至此,环境减灾-1C卫星实现星地链路连通,星地系统工作正常。中科院对地观测中心密云接收站已准时捕获并成功接收卫星下传的全部数据,中国资源卫星应用中心完成标准产品生产,形成了第一幅影像图(郑州地区SAR图像)。环境减灾-1C卫星是我国首颗民用雷达卫星,配有S频段合成孔径雷达,可获取地物影像信息,具备空间分辨率5m和20m扫描两种     

一种改进的BAQ算法仿真及分析

在实际应用中,合成孔径雷达（ SAR）的回波数据中往往含有饱和数据。针对传统分块自适应（ BAQ）算法处理含有饱和成分的数据时存在较大误差的不足,在对SAR实际回波数据分析的基础上,文章对传统BAQ算法进行了改进,并将改进的BAQ算法应用于SAR信号处理系统中。仿真结果表明：对于含有饱和数据的原始回波数据,改进的BAQ算法比传统BAQ算法具有更好的性能,且该算法易于实现,可很好地压缩处理含有饱和成分的SAR回波数据。     

干涉SAR原始数据压缩算法的比较研究

为了更合理地选择有利于星载合成孔径雷达干涉技术的原始数据压缩算法,文章仿真了三种合成孔径雷达原始数据压缩算法,并从信号量化噪声比、相对高程误差等角度分析比较了算法的性能。仿真结果表明三种算法各有其适用范围,块自适应量化(BAQ)仍是压缩比不高时的首选,块自适应矢量量化(BAVQ)在压缩比高时性能较好,而约束式极坐标量化(RPQ)的复杂度和性能均介于二者之间。     

扩展场景的SAR回波信号快速仿真算法

将SAR原始回波信号仿真的时域和频域生成算法进行对比,讨论这两种原始信号仿真生成算法所获得原 始数据的不同应用领域和研究方向。提出一种基于光学照片图像情况下,小平面单元后向散射系数的计算方法。将光 学照片应用于SAR回波信号的仿真,验证了频域生成算法的可行性。并利用RD算法对仿真数据进行成像,得到了这些 数据的SAR图像,验证了这种仿真方法在验证成像算法方面的有效性,该法能为SAR图像的后处理提供丰富的图像数 据。     

SAR高速实时信号处理系统设计

合成孔径雷达回波数据速率一般高达3GSPS,如何采集、存储、压缩、传输如此高速率的数据成为一个难点。文章在分析了SAR回波数据特点的基础上,设计并实现了一个SAR高速实时信号处理系统。该系统以FP-GA为核心处理器、ADC08D1500为高性能的AD采集芯片、DDR_SDRAM为数据存储器、TLK2711为数据传输芯片。实验结果表明：本文设计的高速实时信号处理系统性能良好,能够很好地实时处理高速率的SAR回波数据。同时该系统易于实现,具有较强的实用性。     

SAR实时处理中方位向数据降采样的实现

在机载 SAR中 ,成像分辨率所要求的方位向带宽往往比脉冲重复频率要低得多。对 SAR数据方位向进行降采样可以在不损失成像分辨率的情况下大大降低成像数据量与运算量。配合使用子孔径算法效果更为显著。文中给出了利用此方法处理实际雷达数据的成像结果     

基于真实场景的SAR回波模拟方法研究

SAR原始回波模拟在系统设计及成像算法验证等方面具有重要的理论及工程实践意义。文中在分析并建立合成孔径雷达回波信号数学模型的基础上,研究一种基于真实场景的SAR回波模拟方法。该方法利用SAR真实场景图像的灰度信息近似求得场景后向散射系数,根据雷达脉冲工作流程生成回波数据,具有实现简单、计算量小、回波模拟结果精确等优点。通过点目标、面目标和真实场景回波的仿真实验,从回波数据的统计特性以及图像级角度验证了其可行性。     

一种聚束SAR回波数据压缩成像方法

针对聚束合成孔径雷达(SAR)成像中的海量数据问题,提出了一种基于压缩感知的聚束SAR回波数据压缩成像方法。首先对回波信号进行分析,利用波前匹配字典构造方法得到回波观测矩阵,其次通过构造二维离散余弦变换(2D\|DCT)等效矩阵得到回波信号的稀疏变换矩阵,然后利用平滑L0算法重构得到观测场景的二维像。本文方法可以在采集远小于传统聚束SAR成像方法所需回波数据量的基础上实现准确成像,最后的仿真结果表明了方法的可行性和有效性。     

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。     

基于小波分析的SAR图象数据压缩与噪声抑制综合技术

本文给出了一种基于小波分析方法的数据压缩与噪声和抑制综合技术，它具有运算简便，能在保持原图精度的同时有效地降低斑点噪声影响的优点。更重要的是，它将噪声抑制与数据压缩过程同时进行，在对ＳＡＲ雷达图象的处理上取得了良好的效果。     

基于CS的SAR图像自动目标分割算法

图像目标分割是SAR图像目标超分辨处理和自动目标识别的重要步骤。针对图像固有的稀疏结构,提出了一种SAR图像自动目标分割算法。通过构造变换字典将SAR图像数据投影到高维空间,实现了图像局部特征的稀疏表示,然后利用随机矩阵获得稀疏域局部特征的压缩采样,并对多组采样数据运用Mean-shift 算法并行处理,最后通过符号检验法,实现了对目标像素与背景像素的分类。试验表明,该算法对硬目标具有较好的目标分割性能。