星载合成孔径雷达TOPS模式研究

TOPS(循序扫描地形观测)模式作为一种新的星载合成孔径雷达(SAR)工作模式,通过天线波束指向的改变避免了扫描工作模式SAR图像的扇贝效应.本文给出了一种广义的SAR成像模型,适用于TOPS模式和其他工作模式,以模式因子描述天线的转角率、多普勒中心率、照射时间范围和方位分辨率.分析了TOPS模式带宽扩展和间隔缩放的信号特点及其处理方法,提出了一种以Chirp-z变换算法为基础,引入去转动函数解决输出长度问题的TOPS成像处理流程,最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

一种基于星载SAR编码有源定标器的电离层TEC测量方法

针对电离层对星载SAR线性调频信号影响与频率有关的特点,结合正负调频率的线性调频信号受电离层影响会出现脉冲信号的压缩和展宽现象,提出了一种基于星载SAR编码有源定标器的电离层TEC测量方法.利用编码有源定标器可以实现调频率反向的功能,通过分析调频率反向和不反向两种信号的相位差以及脉压后的位移差实现电离层TEC的精确测量,该方法不依赖于SAR与有源定标器之间的距离以及SAR发射信号的相位,减小了电离层TEC测量的误差因素,提高了电离层TEC的测量精度.针对BIOMASS,TerraSAR-L以及HJ1C三部不同频段的SAR系统进行了仿真分析,仿真分析结果与理论计算一致,证明了该方法的有效性.     

基于压缩感知的宽孔径SAR成像

宽孔径SAR数据包含目标不同姿态角散射信息,实现宽孔径SAR成像对目标轮廓重构与解译识别具有重要价值.本文首先提出点模糊函数(point ambiguous function,PAF)研究影响压缩感知SAR成像的因素,然后用模型失配函数(model mismatch fucntion,MMF)分析宽孔径测量条件下点散射模型失配对成像性能的影响.最后根据上述结论,选择发射信号参数改善测量矩阵性能,利用广义似然比检验方法克服模型失配对成像性能的影响.实验结果验证了本文结论的正确性和成像算法的有效性.     

一种快速TMF的无监督SAR图像多类分割算法

三重Markov随机场(TMF)模型非常适合处理非平稳、非高斯图像的分割问题.为了降低模型和算法的复杂性,以满足对实测SAR图像处理的实时、稳健和高效的需求,文中提出了一种快速TMF的无监督SAR图像多类分割算法.该算法首先针对SAR图像的乘性斑点噪声,研究了SAR图像四叉树分解的数字特征、阈值选取及分解规则,使得在图像平滑区进行粗分解,而在图像边缘区进行细分解,将图像快速映射成一种新的基于边缘信息的pixon描述,然后再将TMF算法进行扩展,导出了基于边缘信息pixon描述的TMF新的势能函数,最后完成Bayes最大后验模型(MPM)分割.测试数据和实测SAR图像的仿真实验验证了快速TMF算法的有效性.     

基于仿真数据的HJ-1C卫星SAR成像处理方法

合成孔径雷达(SAR,synthetic aperture radar)是对地遥感观测的重要技术手段.作为民用星载SAR的第一颗卫星,HJ-1C卫星即将发射,因此文中针对其成像处理中涉及的关键技术开展了研究工作,包括精确的斜视等效距离模型下的扩展ECS(extended chirp scaling)算法的补偿因子、三次相位误差补偿因子形式的分析,快速的回波数据模拟算法的建模和实现,以及精确的Doppler参数计算方法以及对扫描模式成像算法中拼接环节的算法改进.通过理论研究分析和仿真验证,证明基于等效斜视模型的扩展chirp scaling算法是适应条带、扫描成像模式的精确算法.     

基于成像的分布式卫星SAR系统地面运动目标检测(GMTI)及定位技术

针对三维超大稀疏立体阵星座构形，研究了此类分布式卫星SAR系统的地面运动目标检测(GMTI)方法，并以三颗卫星的“干涉车轮”(Cartwheel)和“干涉钟摆”(Pendulum)构形为例仿真分析了GMTI的性能，对地面运动目标在SAR图像中的方位位置会偏离其真实位置，提出通过估计运动目标Doppler谱的偏移量来重新定位运动目标，此方法简单、易于实现。     

基于压缩感知的多角度合成孔径雷达成像

多角度合成孔径雷达（syntheticapertureradar,SAR）成像是实现多SAR信息融合的重要方式．对提高成像分辨率．重构目标轮廓进而提高雷达目标检测或分类性能具有基础性价值．由于各传感器发射信号和测量位置的多样性,实现多角度SAR成像具有挑战性．如何在噪声干扰情况下快速实现多角度SAR成像是一个新问题．本文建立了基于压缩感知的多角度SAR测量模型．通过对测量矩阵的分析,证明多角度SAR测量角度范围、发射信号载频和空间采样位置是影响成像性能的关键因素,研究了目标空间离散间隔对成像质量和分辨率的影响．以上述分析为基础,本文对多角度SAR发射信号载频和测量位置进行设计,构建满足约束等距性的测量矩阵．针对测量矩阵阶次较高的问题,文章提出用分段正交匹配追踪（stagewiseorthogonalmatchingpursuit,STOMP）进行模型求解,在测量矩阵欠定严重的情况下,该算法可以迅速求得模型最优稀疏解．在实验环节．通过分析多角度SAR参数对成像性能的影响,进一步验证了本文结论．实验验证了模型和相应求解算法的有效性和鲁棒性．     

互耦条件下双基地MIMO雷达的收发角度估计

阵元互耦的存在会使双基地MIMO雷达多目标定位算法的性能恶化．利用发射和接收互耦矩阵的带状、对称Toeplitz性质,提出了一种基于ESPRIT的双基地MIMO雷达收发角度算法,并针对现有参数配对算法中存在参量兼并的问题,给出了一种改进的自动配对算法．仿真结果表明：在存有相同发射角／接收角时,本文算法仍能有效实现多目标定位,无需进行谱峰搜索和额外的目标配对;本文算法对互耦系数自由度和扰动误差的稳健性优于MUSIC-like算法,并且具有更高的估计精度．此外,还推导了确定信号模型下收发角和互耦系数的CRB（Cramer—Raobound）．     

自动目标检测的形态学神经网络与模拟退火学习算法

提出了一种具有实用意义的形态滤波神经网络模型及其网络参数的模拟退火优化算法. 通过分析指出, 形态滤波网络的优化设计过程实际上就是网络参数(结构元素)不断调整、逐步适应图像环境的优化学习过程, 从而将目标客体的特征规律反映到网络结构上来, 赋予结构元素特定的知识, 使形态滤波过程融入特有的智能, 以实现对复杂变化的图像具有良好的滤波性能和稳健的适应能力. 为结合运动图像目标的检测需要, 采用了渐近收缩误差、适时校正网络权值的动态跟踪学习算法. 通过实验结果可以看出, 该算法不仅能适应复杂多样的背景环境, 而且对运动目标的持续检测能力具有位移不变、伸缩不变和旋转不变的特性.     

时空上下文融合的无人艇海面目标跟踪

视觉感知作为无人艇环境感知的重要组成部分,为无人艇智能控制提供十分重要的外界信息.准确、鲁棒且实时的海面目标跟踪算法可以有效提升无人艇的智能化水平.海面目标跟踪面临着几个独特的挑战:目标尺度变化极大、目标视角变化极大、目标抖动剧烈.为了解决上述海面目标跟踪任务中面临的三个难点,本文提出了一种时空上下文融合的目标跟踪算法,该算法结合了深度网络多尺度检测的图像空间上下文信息和相关滤波跟踪的视频时间上下文信息,实现了实时、精确且鲁棒的目标跟踪效果.最后,以无人艇在东海、南海实际作业场景中采集的图像数据作为跟踪算法的测试集,验证了该跟踪算法的有效性.     

双基地雷达模糊函数及目标参数估计性能分析

针对外辐射源雷达等采用双基地配置的雷达在探测加速运动目标时,现有的模糊函数无法用于分析目标的距离、速度和加速度参数受双基地雷达几何配置影响的不足,提出了一种能够表示双基地几何配置的双基地雷达距离．速度一加速度模糊函数,并以此为工具分析了双基地雷达目标参数估计性能与双基地雷达几何配置的关系,研究了在不同的双基地几何配置下目标速度和加速度分辨性能、积累增益损失以及最优积累时间等相关问题,并分别给出了其随着双基地雷达基线距离、目标接收方位角和目标与接收站之间距离的变化趋势．为分析外辐射源雷达等双基地雷达对加速目标的探测性能提供了一定的理论参考．     

高中频CPM数字接收机设计

本文给出了一种适用于软件无线电的突发模式非相干二进制CPM接收机。该接收机采用前馈结构,利用FFT算法对前导进行捕获和分析,可以快速实现载波频偏和符号定时误差的联合估计,采用多符号检测算法来对CPM信号实现解调。通过仿真和对硬件的需求分析验证了本接收机可以有效检测信号的到来,快速实现载波和符号的联合同步,且比传统接收机具有更低的误码率。相对较低的硬件复杂度也使得接收机容易在FPGA上实现。     

基于ARM的GPS接收机设计

随着GPS系统的广泛应用,作为系统用户设备部分的GPS接收机,已经成为国内外的研发热点。本介绍了一种基于ARM核的双芯片（即基带处理器＋射频前端）GPS接收机的硬件设计方案,该GPS接收机具有体积小、功耗低、集成度高的特点。     

一种基于改进SVA的SAR旁瓣抑制算法

针对现有的Spatially Variant Apodization(SVA)算法不能有效抑制旁瓣或损失主瓣能量的问题,该文提出了一种改进的SVA算法.该算法把传统的滤波器从3点扩展到5点,并且根据采样率的不同,设定相应的滤波器参数,得到满足约束优化理论的最优解.改进的SVA算法能够与合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像算法相结合,在距离压缩和方位压缩中,分别利用改进的SVA算法来抑制旁瓣.该算法适用于任意奈奎斯特采样率,既能有效地抑制旁瓣,又能保持主瓣的能量和信号的高分辨率.实验结果表明,与传统的频域加窗方法相比,该方法能够在保持图像高分辨率的前提下,更有效地抑制旁瓣.     

MIMO-OFDM系统中时间-频率双选择性衰落信道的信道估计

数据的高速传输以及终端的高速移动，导致无线通信信道具有时间选择性与频率选择性两个特征，对MIMO-OFDM系统中基于导频的时间-频率双选择性衰落信道的信道估计问题进行了研究。首先，利用复指数基扩展信道模型来表示一个OFDM符号周期内双选择性衰落信道的变化；然后基于该复指数基扩展信道模型，提出了一种有效的MIMO-OFDM双选择性衰落信道的估计方法；最后在该估计算法的基础上，基于信道估计均方误差最小准则，对导频及其参数进行了优化设计，主要包括导频的个数、导频的插入位置以及导频的表达形式等，实验结果表明本文的算法在时间-频率双选择性衰落信道下具有很好的性能，并与理论分析结果相吻合。     

翼型和机翼的多目标优化设计研究

为使已有的单目标优化方法推广用于多目标/多学科优化中去, 构造一个合适的综合目标函数(确定性算法)或适应函数(遗传算法)是十分重要的. 提出了一种适用于具有约束优化问题的目标函数组合法(OFCM), 讨论了采用确定性算法和遗传算法进行高性能翼型和机翼的双目标和双学科优化的问题. 二维(翼型)和三维(机翼)算例表明本文的方法可用于优化不同流体条件下、不同类型的翼型和机翼.     

实时视频检测系统中背景更新及复杂目标定位算法

本文提出了针对固定背景帧差法的背景更新算法和多目标定位算法。在背景更新中,通过建立目标、噪声矩阵来保存图像的特征信息,利用分类的思想优化更新策略,基于像素对背景进行更新;在目标定位中,提出了基于目标对角线的连通判断模板,该模板不断生长进而检测目标的中心点和体积,可实现实时场景中多目标和形态差异目标的定位：户外实验证明了算法的健壮性和鲁棒性,可以实现背景更新和复杂目标识别．     

POLSAR图像杂波L分布建模及其参数估计

基于乘积模型的杂波统计建模是进行高分辨极化合成孔径雷达(POLSAR)图像非均匀区域杂波统计特性分析的有效方法,其核心在于纹理分量随机分布的类型选择.广义伽马分布(GΓD)是一种普适性很强的分布类型,Weibull分布、伽马分布、逆伽马分布等都是GΓD分布的特例,因此基于GΓD分布的图像乘性杂波建模既满足杂波建模的高精度要求,同时成为各种雷达杂波辨识的有效工具.本文首先推导了服从GΓD分布的随机变量的高阶矩特征及其对数累积量(MLC),利用纹理分量服从GΓD分布情形构建了乘积相干斑模型,得到了适用于POLSAR图像处理的L分布杂波多视处理的协方差矩阵的概率分布函数,同时推导了其高阶矩特征及其对数累积量,提出了基于对数累积量的L分布参数估计新方法.针对样本数较少的情况下对数累积量参数估计失效问题提出了基于混合矩(MME)的参数估计方法来解决.然后给出了不同分布的高阶矩和对数累积量,通过二三阶对数累积量关系图辨析了常用分布与L分布的内在关系,得到了L分布是目前乘积模型中适用范围较为广泛的统计分布的结论.最后用仿真数据验证了理论推导的正确性,并将基于对数累积量的参数估计方法与已有方法进行了比较,结果证明新参数估计方法具有更高的估计精度和运算效率;另外,还用实测数据进行了统计模型检验,其结果验证了理论推导的正确性.极化SAR中多视图像L分布杂波的统计建模及其参数估计方法为极化SAR目标检测和识别等领域的新技术研究提供了新手段.     

复图像域SAR运动目标参数估计性能分析

为分析合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)复图像域运动目标的参数估计性能,本文在SAR复图像域地面运动目标信号模型的基础上,推导了色高斯分布杂波中运动目标参数估计的克拉美罗界(Cramer-Rao bound,CRB).分析了参数估计性能与运动目标散射强度、运动参数以及信号功率谱的相互关系,并比较了信号域和复图像域的参数估计性能.进而,提出采用降分辨率处理(reducing resolution processing,RRP)提高了复图像域参数估计性能,并定量分析了RRP带来的参数估计性能改善.参数估计性能分析表明,在均匀杂波背景下的SAR复图像域,可实现目标高精度的运动参数估计和定位处理.最后,数值实验结果验证了本文参数估计性能分析的正确性和有效性.     

大坝变形温变效应分析方法研究

本文基于坝体内部温度场变化滞后于环境温度变化的现象,将连续变化的环境温度离散化,研究得到单个瞬时环境温度变化过程引起坝体温度位移的函数关系,并考虑了环境温度场的时空分布规律与水温、气温等之间的相关关系,将其在目标监测日进行多元函数泰勒展开,得到了大坝位移安全监控模型温度分量的改进表达形式,据此提出了改进温度分量的大坝位移统计模型.