星载高分辨聚束模式SAR数据干涉处理

数字高程模型（DEM）在很多地形应用,如三维地形图绘制、区域建设、环境保护和灾害预防方面起着越来越重要的作用。长期以来DEM的获取依赖于人工或光学方法进行测量,但这受到测绘区域、测绘时间和天气状况等诸多因素的制约。合成孔径雷达（SAR）的出现极大地帮助解决了上述的制约问题。通过合成孔径雷达会获取SAR图像进行干涉测量可以较为方便地得到待测场景的高程信息,特别是聚束SAR模式（spotlight SAR mode）解决了传统条带模式下低分辨率的问题。然而,通过传统的干涉处理方法处理聚束SAR会带来方位向残余条纹和大量的相位无解区域影响DEM生成。针对传统的SAR干涉处理方法无法解决高分辨聚束模式下的DEM反演问题,就此提出了一种新的基于多普勒中心频率估计进行配准和联合相位解缠的星载高分辨聚束模式SAR数据干涉处理方法,通过新的处理方法对TerraSAR-X高分辨聚束模式的数据进行处理,详细阐述了从数据配准到地理编码的各个处理环节,并将处理结果与传统处理方法的结果进行比较,显示出了较好的DEM反演结果。     

去斜滑动聚束模式SAR方位模糊度分析

方位向模糊度是衡量合成孔径雷达(SAR)成像的重要指标之一,但传统的条带模式和聚束模式的方位模糊度函数并不适用于滑动聚束模式。通过分析方位模糊度的来源及条带模式和聚束模式的方位模糊度函数,对滑动聚束模式进行细分并分析其方位模糊度函数,同时针对星载滑动聚束模式的去频谱混叠条件分析了其方位向模糊度函数的变化。最后采用实际的星载SAR参数进行系统仿真,为SAR系统的设计提供了可靠的理论依据。     

聚束SAR模式下ω-k和PFA算法的比较

研究波数域算法(ω-k)和极坐标形式算法(PFA)两种聚束SAR成像算法,并对其进行了定性比较分析.将SAR回波信号的预处理分为时域去调频处理和频域匹配滤波处理,给出了与此相应的两种算法的不同实现形式,并对其信号模型和成像原理进行了比较,从残留视频相位(RVP)、算法的近似和假设以及插值等角度分析比较了这两种算法的性能.比较结果表明,去调频信号预处理方法极大地降低了信号处理量,但是存在残留视频相位(RVP);匹配滤波预处理不存在RVP,但计算量可观.     

聚束SAR模式下ω-k和PFA算法的比较

研究波数域算法(ω-k)和极坐标形式算法(PFA)两种聚束SAR成像算法,并对其进行了定性比较分析.将SAR回波信号的预处理分为时域去调频处理和频域匹配滤波处理,给出了与此相应的两种算法的不同实现形式,并对其信号模型和成像原理进行了比较,从残留视频相位(RVP)、算法的近似和假设以及插值等角度分析比较了这两种算法的性能.比较结果表明,去调频信号预处理方法极大地降低了信号处理量,但是存在残留视频相位(RVP);匹配滤波预处理不存在RVP,但计算量可观.     

星载合成孔径雷达图像解析定位算法研究

在合成孔径雷达(SAR)图像目标定位技术的基础上,研究基于3个地面控制点的目标图像解析定位算法.该算法利用地球模型和合成孔径雷达图像的特点,在地心直角坐标系下求解目标的位置,用解析算法实现对目标的定时定位,并采用GPS定位数据对北京地区7个点进行了目标定位测量,给出了各点的误差分析.算法不依赖卫星平台和雷达参数,可用于未校正的星载SAR图像.     

大椭圆轨道SAR滑动聚束模式设计及斜距模型

针对大椭圆轨道合成孔径雷达存在大偏心率,时变轨道高度及时变卫星速度等特性,首次开展了大椭圆轨道SAR滑动模式设计研究.对大椭圆轨道SAR滑动聚束模式设计,考虑了不同轨道位置处不同分辨率改善因子、地面波束足迹一致性、天线扫描角度、天线扫描角速度等.对大椭圆轨道SAR滑动聚束模式回波斜距模型研究.仿真分析结果表明大椭圆轨道SAR滑动聚束模式参数需要随轨道位置变化进行调整,为了满足成像需求斜距模型需要展开到三阶.      

嵌入式GPU滑动聚束SAR实时成像方法

针对SAR实时成像系统的传统计算平台实时性不足与功耗过高的问题,研究了一种基于嵌入式GPU的实现方法.为了充分利用嵌入式GPU中有限的内存资源,提出一种内存分割与重配置方案,采用页锁定内存和zero-copy技术,实现数传-计算并行化处理;为解决实时性问题,在算法并行计算环节,利用共享内存、寄存器等资源实现大规模数据并行.结果表明,在TX2上完成16 384×8 192点滑聚SAR成像处理时间为12.66 s,功耗为15 W.该优化方法也适用于其他模式的雷达处理算法,并可为未来嵌入式实时成像处理提供参考.     

星载合成孔径雷达成像斜地校正算法研究

根据星载合成孔径雷达(SAR)斜地校正模型和校正原理,提出了基于离散傅里叶变换(DFT)的频域sinc插值算法.将SAR图像沿距离向做离散傅里叶变换,在不破坏原信号频谱的条件下,进行频谱中心补0,再做逆傅里叶变换,完成对图像的插值.用该方法对复图像和灰度图像进行斜地校正,证明两种不同图像的sinc插值方法在效果上是一致的,均可完成对能量图像的插值.用Radarsat的数据成像,对复图像、求模图像和量化灰度图像进行频域sinc插值,验证了算法的可行性和有效性.     

星载合成孔径雷达信号的多普勒调频斜率的估计

提出基于Radon-Ambiguity变换估计星裁合成孔径雷达的多普勒调频斜率的方法，并与常用的时频域估计星栽合成孔径雷达的多普勒调频斜率的方法——基于Wigner-Ville变换估计方法进行了比较。     

压缩光场作用下三能级原子的聚束与反聚束效应

研究了充满Ｋｅｒｒ介质的高Ｑ腔中压缩相干态与级联三能级原子相互作用过程 光子的聚束与反聚束效应，讨论了光场参数及Ｋｅｒｒ介质对光子的聚束与反聚束效应的影响。     

星载聚束式合成孔径雷达线性调频信号的频率Scaling算法

将频率Scaling算法(FSA)引入到聚束式星载合成孔径雷达(SAR)成像应用中，提出了直接对距离向线性调频信号进行频率Scaling操作来完成距离向聚焦的方法，并采用方位压缩的办法来解决方位向脉冲重复频率(PRF)过高的问题．点阵目标实验仿真结果证明了该算法的可行性和有效性．     

一种有效的聚束式合成孔径雷达图像特征提取算法

提出一种聚束式合成孔径雷达图像特征提取的有效算法.通过小波变换图像去噪法提高信噪比;利用Canny算子完成边缘检测;根据雷达图像的特点提出边缘检测后不做曲线闭合,而直接进行阈值处理的图像分割.图像预处理后提取具有旋转、尺度、平移不变性的Hu矩作为特征矢量并归一化,在训练阶段引入聚类分析.以MSTAR实测数据为样本,用最近邻分类器和BP神经网络分类器对该特征提取算法进行识别能力测试,算法的有效性得到了验证.     

有记忆和无记忆滑模控制器设计及其可行性

针对非线性不确定时滞系统,设计了有记忆和无记忆滑模控制器,并分析了其可行性.通过不等式变换技巧,研究了时滞系统的有记忆滑模控制器设计问题,并将该控制器的可行性问题转化为线性系统的状态反馈二次稳定性问题.此外,给出了无记忆滑模控制器设计方案并给出了其可行性判据.所提方法的显著优点是不需要求解线性矩阵不等式就能判断滑模控制器设计的可行性.     

基于高阶滑模观测器的风机改进反演滑模控制

针对风电机组风速波动幅度大、发电机转矩抖振大、功率无法平滑输出等问题,同时考虑风电机组中部分状态参数难以准确测量的问题,设计一种基于高阶滑模观测器的改进反演滑模控制策略。通过在反演设计中引进积分项来实现系统的有效控制和全局调节。采用高阶滑模观测器来实现时估计系统的状态,避免了直接测量会引入高频噪声的问题,使系统在外界扰动干扰的情况下具有较强的鲁棒性。为了验证算法的优越性在MATLAB中进行控制器仿真实验。最后通过仿真证明了所提方法的正确性,可行性。     

模糊超扭曲滑模观测器在PMSM中的研究与应用

针对传统滑模控制的永磁同步电机(PMSM)无感系统调速过程中,由于滑模函数存在高频开关量而导致转速抖动的问题,提出使用模糊超扭曲二阶滑模观测器(FST-SMO)进行改进的策略;新型观测器采用高阶滑模控制理论搭建,将滑模函数开关量转移到了高阶导数中,利用算法的积分运算削弱开关量抖振;同时考虑到传统二阶滑模观测器的增益为固定值,无法根据误差量自行调节的问题,提出了基于模糊控制的增益自调节方法,根据误差值及其变化趋势,利用模糊算法输出当前的滑模增益,增强了系统稳定性及鲁棒性;在Simulink环境中搭建了基于模糊超扭曲滑模系统(FST-SMO)的永磁同步电机仿真模型,在不同调速区间内进行调速仿真,并与传统滑模系统仿真的转速波动以及转子角度跟随性进行比较,仿真结果验证了模糊超扭曲滑模观测器具有更高的控制精度与更强的适应性,转速平稳角度跟随性能优越,有效降低转速的抖振。     

非匹配不确定非线性系统的滑模跟踪控制

在非匹配不确定非线性系统中,系统状态之间无通常的积分关系,从而无法得到系统状态的各阶导数,因此,那些其于系统状态各阶导数的滑模控制方法也就无法实现,为此,在利用多级滑模观测器对系统状态的各阶导数进行估计的基础上,针对非匹配不确定非线性系统,采用合成输入这一概念来构造滑动面,将其选取为跟踪误差及其积分、微分的线性组合,利用Lyapunov方法对滑模控制律进行设计,以实现滑动模,进而实现此类系统的跟踪控制,设计过程同时也证明了,利用多级观测器,该滑模控制方法对非线性不确定性因素具有鲁棒性,闭环系统在有限时间进入滑动模态,仿真算例证实了该方案的可行性。     

改进滑模极值搜索控制在阻抗匹配的应用

针对等离子体隐身中机载小型化射频电源在阻抗匹配网络的匹配速度慢和匹配精度低的问题,提出了一种新的阻抗匹配优化算法.通过分析射频电路阻抗匹配过程提出优化目标函数,根据电路输出有功功率与匹配电容的特性曲线自寻优系统峰值,利用切换环节结合终端滑模控制设计了改进终端滑模极值搜索算法,得到L型匹配网络电容的优化值,获得射频源输出...     

一类受扰时滞系统的滑模观测器设计

针对一类时滞系统,首先考虑时滞系统不包含外部干扰时观测器的设计问题,其次考虑了包含外部干扰的时滞系统的观测器设计问题·所研究的时滞系统中包含的干扰项由两部分组成,一部分是满足全局李普希兹条件的非线性项,另一部分为有界不确定项,并且系统时滞是可变的·基于李亚普诺夫稳定性理论利用滑模控制使得误差系统镇定,并将该稳定性问题转化为一类线性矩阵不等式的求解问题,使得构造的滑模观测器能够观测原系统·最后给出仿真实例,说明所设计的观测器是有效可行的·