一种基于PCI总线的可编程雷达信号模拟器实现

针对目前雷达回波信号模拟器功能单一、信号回放速度低的问题,提出了采用计算机PCI总线式结构、高速FIFO和高速D/A的实现方案,使模拟器的数据更新速度达到8 MHz,信号回放速率达到73 MHz;采用FPGA技术,使系统参数程控可选,且可方便地改动其组成结构以适应不同类型的雷达.通过对合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)回波信号的仿真输出,并经现场运行表明,该方案可行,样机运行可靠,满足对高分辨率图像的仿真要求.      

脉冲多普勒雷达导引头目标回波模拟器校准技术研究

本文提出采用软件无线电技术实现某型脉冲多普勒雷达导引头目标回波模拟器的校准。使用频谱仪及示波器组成校准装置实现被校信号射频到中频的变换及A/D转换,使用LabVIEW软件实现A/D转换后信号的数字正交解调及参数提取算法,进而实现雷达导引头目标模拟器的脉冲幅度、多普勒频率及延时参数的自动校准。     

一种星载SAR模糊区回波信号仿真方法

模糊度是星载合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)星地一体化系统方案设计中的重要技术指标.为了定量化研究模糊度对图像质量的影响,提出了一种星载SAR模糊区回波信号的仿真方法.该方法采用星载SAR模糊区回波信号模型.利用该方法生成包含观测区场景和模糊区场景的星载SAR回波信号,经成像处理后可以获得具有模糊特性的SAR图像.该仿真方法为定量化研究模糊度与图像质量之间的关系提供仿真工具,它能够反映模糊区目标的图形特征,为SAR图像的解译判读提供参考依据.计算机仿真结果验证了该方法的有效性.      

二维海面上三维电大尺寸舰船目标电磁散射仿真

目标特征的建模、仿真和分析对于合成孔径雷达（SAR）基于图像的自动识别（ATR）系统具有重要的意义。研究了海面舰船目标的电磁散射计算以及雷达成像仿真。基于矩量法及其并行计算方法,对电大尺寸舰船目标及与海面复合的散射特性进行了研究,给出了不同频带、空间方位、极化的散射特性。在频域对回波数据作离散傅里叶逆变换,得到海面舰船目标的一维距离像。运用极坐标格式成像算法得到其二维聚束SAR成像结果,清晰地重构目标的轮廓。      

基于子孔径ECS算法的天基视频SAR成像方法

针对天基视频合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像中回波数据重叠及实时性要求,提出了一种基于子孔径扩展线性调频变标(Extended Chirp Scaling,ECS)处理的天基视频SAR成像算法。首先提出了大角度聚束视频成像模式下的回波数据分割方法,然后基于重叠率与帧频的要求对回波数据进行子孔径划分,子孔径内部进行ECS成像处理后,在距离多普勒域进行子孔径合成,实现视频成像,从而避免了重叠数据的重复运算,有效提高了视频SAR的成像效率,重叠数据重复运算率由78.1%降为10%,最后通过计算机仿真验证了该算法的有效性。     

SAR成像对瞄准线方向运动补偿的要求

载体偏离匀速直线运动的运动误差是合成孔径雷达成像的基本困难之一。文章就载体沿瞄准线方向（即雷达天线相位中心至目标视线）同时存在恒定的速度误差和恒定的加速度、同时存在恒定的速度误差和正弦摆动速度误差两种情况进行了详细推导;根据回波信号压缩波形的主瓣偏移、二次相位误差、三次相位误差以及积分旁瓣比等图像指标的最大允许值,给出了带状正侧视合成孔径雷达瞄准线方向运动补偿定量要求的解析式,并结合一例子进行了计算分析。     

星载SAR天线指向稳定度对成像质量的影响

从星载合成孔径雷达(SAR)天线指向不稳定对成像质量影响的角度研究天线指向稳定度.对均匀加权天线,详细推导了天线指向不稳定引起的成对回波的位置和幅度,分析了成对回波对点目标冲激响应的峰值旁瓣比、积分旁瓣比的影响.研究了天线指向不稳定造成的多普勒中心频率误差,根据多普勒中心频率误差与图像位置偏移的关系,给出了图像质量对天线指向稳定度的要求.最后进行了计算机仿真,验证了分析结果.     

最新月球合成孔径雷达图像解读

2009年1月16日,美国航空航天局（NASA）和其他几个合作机构公布了两张月球表面的合成孔径雷达图像（见图1、2）。这是印度月球初航-1（Chan-drayaan--1）上美国研制的小型合成孔径雷达（MiniSAR）拍摄的。为了解读两张图像,先简单介绍合成孔径雷达成像的基本要素。     

0.1m分辨率机载SAR孔径依赖性运动补偿方法

讨论了0.1m分辨率机载合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)运动补偿方案设计中的一个新问题.超高方位分辨率意味着长合成孔径和大相干积累角,条带模式下的回波数据中可能包含不可忽略的方位角度相关的残余运动误差.分析了这种运动误差孔径依赖性对机载SAR成像质量的影响,它将造成图像的几何失真和方位散焦.提出了一种基于子孔径数据处理的补偿方法,根据雷达瞬时照射时刻与多普勒频率之间的关联性对数据进行方位向上的分段和补偿,可以直接嵌入联合一阶运动补偿和二阶运动补偿的成像处理流程中.仿真结果表明此孔径依赖性运动补偿方法进一步改善了图像的聚焦质量.     

近前视弹载SAR的改进后向投影成像算法

针对现有的弹载合成孔径雷达(SAR)大斜视算法所处理的斜视角度受限,传统的后向投影(BP)算法运算量大以及已有的快速后向投影算法不能进行并行处理等问题,提出了一种适于并行处理的近前视弹载SAR的改进后向投影算法.首先根据近前视弹载SAR的几何关系,建立回波信号模型,然后在距离方向上对弹载SAR扫描场景进行等间隔分割,在合并子孔径的同时分裂图像,达到所需图像精度时停止合并和分裂,再相干叠加反向投影到扫描场景的分割小区域内的回波,这样就会得到扫描区域的弹载SAR图像.对于各个条带可以采取并行处理来分别成像,可以进一步提高成像速度.最后利用仿真回波数据和实测回波数据对本文改进算法进行验证,通过与其他算法的比较,证明了本文改进算法可以处理高达86°的近前视场景,并且处理速度大大快于传统BP算法的处理速度,再配合并行处理划分的条带,处理速度会快于现有的改进BP算法的处理速度.      

基于轨道参数和SAR回波数据的多普勒调频率快速估计

多普勒调频率是SAR方位向压缩的关键参数之一. 调频率的失配会带来严重的方位向散焦, 从而影响成像质量. 基于减灾、防灾目的, 需要对SAR数据快速成像, 从而相应要求对多普勒调频率进行快速估计处理. 根据多普勒调频率快速估计需求, 提出了一种基于轨道参数法和Map Drift算法估计多普勒调频率的综合反演算法, 利用多普勒调频率与距离的关系, 简化整个估计流程, 从而提高估计速度. 同时给出了一种块数据筛选的方法, 用于选择综合反演法中所采用的块数据. 实验结果表明, 综合反演法能够在满足成像质量要求的基础上, 快速估计出多普勒调频率.      

Synergetic use of SAR and Thermal Infrared data to study the physical properties of the lunar surface

The surface layer of the Moon preserves vital evidences of lunar impact and cratering processes due to the absence of any Aeolian and fluvial erosion processes acting on it. By examining these evidences, which are recorded throughout the evolutionary history of the Moon, several basic aspects of lunar science can be understood, and this has direct relevance to the surfaces of other airless bodies within the solar system. In this study, rock abundance data obtained from Thermal Infrared (TIR) observations and radar Circular Polarization Ratio (CPR) data sets obtained from polarimetric SAR observations were correlated at some sample sites on the lunar surface. Preliminary results yielded qualitative and quantitative estimates for surface rock abundances. Except at distal ejecta deposits of young, bright craters a general correlation was observed between the two datasets. Mixed results were observed from the impact melt flows where the situation is complex due to the possible subsurface-volume and volume-subsurface interactions of the radar waves. But the flow features were clearly separated from the interior and ejecta regions of their parent craters in terms of CPR and rock abundances. The extent and distributions of pyroclastic deposits and dark haloed regions could not be distinctly identified at the resolution of datasets utilized. Near Gerasimovich D crater, the Diviner Radiometer has provided the first TIR observations of a newly discovered impact melt flow which was not visible in the optical imagery. This facilitated the first ever quantitative comparisons of the radar CPR and rock abundance values near such a region. Also, significant differences in spatial patterns between the radar and rock concentration data sets were observed, owing to the differences in the sensitivity of the two observations.     

一种基于PC和FPGA的通用中频雷达回波模拟器

提出了一种通用雷达回波模拟器硬件系统. 该模拟器系统以FPGA为核心器件,基于这种器件技术的强大功能和灵活性, 使得该模拟器与传统模拟器相比,具有可扩展、可编程和可升级的特性. 所开发的雷达回波模拟器经过测试,其性能指标满足应用要求.      

一种测量雷达散射截面参数现场校准方法

雷达散射截面参数是测量雷达一项非常重要的技术指标,该参数的准确性直接影响雷达对被测目标隐身能力的判定。基于雷达散射截面参数有源定标技术、高精度雷达散射截面模拟控制技术、高稳定雷达散射截面回波信号合成技术等,实现对雷达散射截面参数的动态精确模拟,从而对测量雷达散射截面参数进行校准,通过外场条件下的量值传递,解决了测量雷达散射截面参数有源定标问题。     

基于CPLD的雷达信号发生器设计

现代战争对雷达系统设备功能与性能提出了越来越高的要求,信号发生器作为雷达系统的重要组成部分面临着更高的挑战。针对雷达整机测试中动态目标模拟难的问题,提出了基于CPLD的雷达信号发生器设计方法。通过采用可编程逻辑器件,用拨码开关调节产生复杂的组合逻辑时序,控制雷达波形产生器和频率合成器,产生多种高频目标回波信号,模拟空中真实目标,在雷达不开发射机的情况下,实现了对雷达整机性能的测试。同时,对模拟的雷达目标回波信号进行了测试。结果表明,信号发生器满足设计要求。     

Landslide monitoring by combining of CR-InSAR and GPS techniques

Considering the limitations related to the landslide monitoring by Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) technique, the method of integration of Globe Positioning System (GPS) with Corner Reflector Interferometric SAR (CR-InSAR) techniques is proposed in this paper. Firstly, deformation in radar line-of-slight (LOS) direction is optimized by introducing the GPS-measured height and atmospheric delay products into the CR-InSAR model. Then, GPS-measured horizontal deformation and CR-InSAR measured LOS deformation are combined to produce the more accurate vertical deformation. Finally, high precision three-dimensional deformation (N, E, U) is projected to the along-slope direction to monitor the actual movement of landslide. In order to test this method, four X-band stripmap-mode TerraSAR images, eight Trihedral Corner Reflectors (TCR) data and eight GPS observed data are collected to monitor the deformation of three potential landslide fields located at the north of Shaanxi province, China. The detailed analysis demonstrates that the estimated precision of along-slope direction is about two times better for proposed method (±1.1 mm) versus GPS (±2.1 mm) in this case. Meanwhile, our result indicates that almost all of the monitoring points present the trends of sliding down along the slope at the different levels from April 9 2011 to August 30 2011, showing the certain instability. Further investigation of the relationship between the magnitudes of displacement at CR points and the implementation of early control reflects the rationality of our result. Our proposed method could provide of the strong support in the high precision landslide deformation monitoring.     

一种基于DCT的SAR图像自聚焦算法

研究了一种基于离散余弦变换(DCT, Discrete Cosine Transform)的SAR(Synthetic Aperture Radar)图像自聚焦算法.该方法从复图像域出发,通过在距离压缩相位历史域引入相位误差模型,改变图像的聚焦程度直至一维像的DCT序列在高序数区域的权值达到最大,从而完成误差校正.同相位梯度自聚焦算法相比,该方法无需在图像域分离出强点目标,因此特别适用于无任何明显特征的图像.由于DCT存在快速算法,使得该自聚焦算法计算量较少,更易实现.实测数据及仿真数据的成像结果证明了此方法的可行性.      

An optimal selection of probability distribution functions for unsupervised land cover classification of PALSAR-2 data

Different types of classification techniques are available in the literature for the classification of Synthetic Aperture Radar (SAR) data into various land cover classes. Various SAR images are available for land cover classification such as ALOS PALSAR (PALSAR-1, PALSAR-2), RADARSAT and ENVISAT. In this paper, we have attempted to explore probability distribution function (pdf) based land cover classification using PALSAR-2 data. Over 20 different statistical distribution functions are analyzed for different classes based on statistical parameters. Probability distribution functions are selected based on Chi-squared goodness of fit test for each individual class. A decision tree based classifier is developed for classification based on the selected pdf functions and its statistical parameters. The proposed classification approach has an accuracy of 83.93%.     

曲线合成孔径雷达迭代算法

研究了曲线合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)二维信号模型和三维信号模型,得到了曲线SAR回波信号的数学表达式.将迭代算法应用于曲线SAR, 根据最小化非线性方差准则得到了曲线SAR中RELAX估计算法代价函数,详细研究了二维RELAX估计算法和三维RELAX估计算法的每一个具体步骤,可估计出目标点的散射强度和位置.给出了递推过程,规定了收敛条件,分析了RELAX估计算法的特点和计算量,得出RELAX算法收敛速度快,计算量相对较小,收敛条件苛刻会增加RELAX算法的计算量.研究成果为应用迭代算法提取曲线SAR数据的三维信息提供了指导.