检索结果-南通市图书馆

作者：杜毅桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着现代战场环境的日益复杂,雷达系统所要执行的成像任务也不断增多。因此,迫切需要雷达系统在有限的资源内尽可能多的完成成像任务。相控阵雷达技术的发展、认知雷达概念的提出、压缩感知理论的出现以及一系列关于稀疏逆合成孔径雷达(... 详细信息

随着现代战场环境的日益复杂,雷达系统所要执行的成像任务也不断增多。因此,迫切需要雷达系统在有限的资源内尽可能多的完成成像任务。相控阵雷达技术的发展、认知雷达概念的提出、压缩感知理论的出现以及一系列关于稀疏逆合成孔径雷达(ISAR,ISAR)成像算法的提出,促使在多目标ISAR成像的情况下,通过雷达资源优化调度提高成像雷达系统的资源利用效率成为一种可能。为进一步提高步进频率雷达系统、组网雷达系统的成像效率,本文对其资源自适应调度方法展开了研究。此外,为了提高系统的灵活性以便更好的适应智能的调度算法,本文还对成像算法和成像体制进行了研究。本文主要工作如下:第一,研究了ISAR成像的基本原理,并推导了线性调频体制雷达的距离多普勒成像算法的过程和频率步进体制的ISAR成像过程。此外,介绍了压缩感知原理和稀疏重构算法(正交匹配追踪算法),此后将压缩感知理论引入到ISAR成像中,对线性调频体制和频率步进体制的稀疏ISAR成像算法进行了研究和仿真实验。另外,分析了几种典型的雷达系统资源对逆合成孔径雷达成像的影响。第二,本文提出了一种针对频率步进ISAR成像系统的二维资源自适应调度算法,来进一步提高雷达系统的工作效率。该算法在对目标特征认知的基础上,根据压缩感知原理,计算对目标二维稀疏观测所需的脉冲资源,依据二维资源调度模型,自适应分配二维脉冲资源,实现对多目标的交替稀疏观测成像。最后通过仿真验证了算法的可行性并与常规算法相比在资源饱和的情况下,可以执行更多的成像任务。第三,本文提出一种针对分布式组网雷达的多目标ISAR成像的时间和孔径资源分配策略。首先,在对目标特征认知的基础上,确定目标分辨率的要求,并通过分析分辨率与孔径资源的关系,建立起分布式组网条件下孔径资源的分配模型。其次,结合目标回波的稀疏ISAR成像特性,进一步将时间资源纳入资源分配模型中。再次,针对组网雷达多目标成像情况,建立了以消耗资源最少和完成成像任务最多的多目标函数模型。最后,通过分层序列的方法按重要性程度对目标函数进行了排序,并提出分层序列遗传算法对优化问题进行求解。仿真表明,本文所提算法在雷达资源有效利用率和雷达系统性能上优于传统算法。第四,本文提出了一种基于频率分集ISAR的二维成像新方法。建立了基于合成宽带信号的ISAR成像模型,并基于改进型的后向投影算法完成了目标二维成像。在此基础上,分析了发射信号频率选择对成像质量的影响,并推导出距离向和方位向半功率分辨率。此外,为消除旁瓣以提高成像质量,本文结合压缩感知理论提出了基于压缩感知的后向投影成像算法,获得了高质量的二维ISAR像。实验结果表明,频率分集ISAR可对运动的多散射点目标实现二维成像。且该方法的应用对降低ISAR成像系统的复杂度、成本以及提升系统带宽资源的灵活度有重要意义。

关键词：组网雷达压缩感知认知ISAR 频率分集资源调度

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组网认知雷达资源自适应调度方法研究

组网认知雷达资源自适应调度方法研究

作者：黎爱琼桂林电子科技大学

学位级别：硕士

组网雷达资源管理技术是为了应变作战环境和作战需求,由雷达的数据处理中心根据某个目标函数对组网雷达系统中的资源进行分配,它对提高组网雷达系统的作战效率和资源利用率起着至关重要的作用。目前现有文献对组网雷达资源调度主要围绕... 详细信息

组网雷达资源管理技术是为了应变作战环境和作战需求,由雷达的数据处理中心根据某个目标函数对组网雷达系统中的资源进行分配,它对提高组网雷达系统的作战效率和资源利用率起着至关重要的作用。目前现有文献对组网雷达资源调度主要围绕目标搜索与跟踪任务展开研究,而对目标成像任务没有进行相关分析,造成组网雷达的工作效率不高。因此,本文将组网雷达与认知雷达反馈技术相结合,对组网雷达成像资源自适应调度和多功能组网雷达资源调度展开了研究。本文主要工作如下:1、针对多目标成像任务在组网认知雷达中的资源调度问题,首先提出了基于投影融合的组网雷达成像资源自适应调度算法。该算法根据目标特征结果以三维尺寸信息融合为标准,建立了组网成像资源调度模型,并根据成像质量自适应地调整雷达的时间资源需求量,实现了组网雷达成像资源的自适应调度。结合实验仿真验证了该方法的可行性,但也发现该方法不能充分利用雷达时间资源。因而,为了解决此问题,提出了基于可变调度间隔的组网雷达成像资源优化调度算法,该算法根据请求调度的目标成像任务的相干积累时间与雷达时间资源的动态变化情况对调度间隔的时长进行自适应地调整,仿真实验对比分析了调度成功率与资源利用率两个性能指标,验证了该算法在成像资源调度上更具有效性。2、针对多目标多任务(如搜索、跟踪与成像等)在组网认知雷达中的资源调度问题,首先提出了基于优先级的多功能组网雷达资源调度算法。该算法以优先级高的目标优先调度为原则,建立资源调度模型并求解该模型,仿真实验表明该算法可以实现多目标多任务在组网认知雷达中的调度,但同时该方法易造成目标任务的丢失。为了解决这个问题,提出了基于调度效益最大化的多功能组网雷达资源优化调度算法。该算法将雷达对目标任务的调度效益通过目标任务的重要性(优先级)和有效性(时间窗)两个因素的加权来表示,根据调度效益最大准则建立并求解资源调度模型。仿真实验对两种算法的调度时序图与性能指标进行了对比分析,验证了该方法更能提高组网雷达的整体效能。

关键词：组网雷达压缩感知认知ISAR成像信息融合资源自适应调度

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FDA雷达非时变波束成形方法研究

FDA雷达非时变波束成形方法研究

作者：王何檑桂林电子科技大学

学位级别：硕士

频率分集阵列(Frequency Diverse Array,FDA)通过在相邻的阵元之间设置一个远小于载频的频率偏移量,使得其产生依赖于距离、角度和时间的波束方向图。相比于传统的相控阵无法直接在距离域区分目标的特点,频率分集阵列不仅在目标识别上... 详细信息

频率分集阵列(Frequency Diverse Array,FDA)通过在相邻的阵元之间设置一个远小于载频的频率偏移量,使得其产生依赖于距离、角度和时间的波束方向图。相比于传统的相控阵无法直接在距离域区分目标的特点,频率分集阵列不仅在目标识别上具有独特的优势,而且能对全角度域自动进行扫描,在抑制杂波干扰、目标定位识别、合成孔径、雷达通信一体化都有广泛的应用前景。但是频率分集阵列本身距离-角度耦合和时变性问题对其工程应用造成了较大的阻碍,尤其是不可控的时变性波束所带来无法持续照射目标的问题,一直没有得到很好的解决。本文针对频率分集阵列时变性问题,展开FDA指向性波束设计研究,提出发射重复的子脉冲来达到FDA持续性波束指向的目的,进一步将动目标显示(MTI)应用到该体制上,以及使用该体制完成FDA多波束的设计,主要研究内容如下:1.介绍频率分集阵列的基本模型和工作原理,包括其波束方向图的推导、周期性分析、距离-角度耦合的具体表现和一些解耦方法、时变性问题所带来的影响,以及接收机采用两种不同接收模式的对比。2.针对频率分集阵列的波束方向图具有距离-角度耦合与时变性问题,提出了重复子脉冲频率分集阵列体制,通过子脉冲给距离向加窗的形式弱化其时变性,重复发射相同子脉冲即可在固定角度发射连续波束,从而具有指向性。使用该方法可以有效的避免因时变波束方向图扫描造成的能量浪费,并且子脉冲截取的小段所形成的点状波束可以完成距离-角度解耦。3.针对频率分集阵列检测空间中移动目标的问题,将动目标显示与频率分集阵列结合,发现其不仅可以测速还能测距。再讨论本文提出的重复子脉冲频率分集阵列的动目标显示,这样便可在指向性波束中测出动目标的速度。但是由于重复子脉冲让相邻脉冲之间丢失了隐藏的相位信息从而无法直接使用动目标显示原理,经过脉宽-频偏联合调制在满足指向性波束的情况下保留相位信息以完成测速。4.针对频率分集阵列同时观测多个稀疏目标的问题,将重复子脉冲频率分集阵列从单波束扩展到多波束的设计,以时分、子阵划分、随机频偏等角度讨论多波束设计方法。对比多种方式后,通过解方程组获得特定的频偏组合使波形在最小周期内能在同一距离上形成多个角度的点状波束,再以重复子脉冲的方式完成多波束设计。

关键词：频率分集阵列时变性指向性波束动目标显示多波束设计

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外辐射源雷达直达波与目标DOA估计技术

外辐射源雷达直达波与目标DOA估计技术

作者：徐浩东桂林电子科技大学

学位级别：硕士

相较于调频广播等传统照射源,移动通信信号具有载频高,带宽大、分布广泛等特点,利用其作为照射源进行低小慢目标探测具有更高的抗地杂波能力和目标估计精度,成为近年来研究的热点。但移动通信系统蜂窝网布站结构和频率复用的传输模式,... 详细信息

相较于调频广播等传统照射源,移动通信信号具有载频高,带宽大、分布广泛等特点,利用其作为照射源进行低小慢目标探测具有更高的抗地杂波能力和目标估计精度,成为近年来研究的热点。但移动通信系统蜂窝网布站结构和频率复用的传输模式,导致移动通信外辐射源雷达面临严重的同频干扰,极大地影响了目标检测准确度与目标波达方向(Direction Of Arrival,DOA)估计精度。为此,本文针对强同频干扰情况下的直达波空间谱估计和微弱目标DOA估计等问题展开研究,从时域同频干扰抑制和空域目标分离两方面消除同频干扰对目标检测与DOA估计的影响。主要内容如下:(1)首先介绍外辐射源雷达探测基本原理和信号处理流程,然后结合传统直达波空间谱估计和目标波达方向估计的原理及仿真实验,分析了传统低频段外辐射源雷达直达波空间谱估计方法和目标波达方向估计方法应用在移动通信外辐射源雷达中失效的原因。(2)针对移动通信外辐射源雷达同频干扰数量众多,传统空间谱估计方法面临空域自由度不足,分辨精度差且需要较大阵列规模的问题,提出了一种融合互质阵列和压缩感知稀疏重构的强直达波空间谱估计的方法。采用互质阵列作为移动通信外辐射源雷达的接收天线,首先通过将互质阵列天线接收的信号扩展至虚拟域,进行虚拟阵列扩展提高阵列自由度和方位分辨率,然后利用压缩感知稀疏重构算法完成强同频干扰空间谱估计。最后对所提方法进行了仿真分析和实测数据验证。(3)针对移动通信同频干扰众多,现有时域抑制算法难以实现充分消除干扰,剩余同频干扰严重影响目标检测的问题,提出了一种基于空间谱稀疏重构的微弱目标检测和DOA估计方法。干扰相消和距离-多普勒相关后,目标所在的距离-多普勒单元内的信号模型可以看作是目标的主瓣和强干扰副瓣在空域上的线性组合。所提方法结合互质阵列虚拟域大孔径的优势,对各个距离-多普勒单元对应的虚拟域信号进行基于压缩感知的方位向稀疏重构,以将目标回波与强干扰在空域上分离。将稀疏重构结果重排得到同一方向所有幅度数据的距离-多普勒两维数据矩阵,对该数据矩阵做恒虚警概率检测,以实现目标检测和DOA估计。通过仿真分析验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词：外辐射源雷达互质阵列空间谱估计同频干扰目标检测

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频率分集阵列三维合成孔径雷达成像技术研究

频率分集阵列三维合成孔径雷达成像技术研究

作者：胡梦伊桂林电子科技大学

学位级别：硕士

阵列三维合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）可以实现对场景更丰富信息的观测,成为国内外雷达领域研究的热点之一。传统阵列三维SAR各阵元发射宽带信号,带来宽带信号非线性和接收端宽带信号无法有效分离的问题。频率分集阵列... 详细信息

阵列三维合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）可以实现对场景更丰富信息的观测,成为国内外雷达领域研究的热点之一。传统阵列三维SAR各阵元发射宽带信号,带来宽带信号非线性和接收端宽带信号无法有效分离的问题。频率分集阵列（Frequency Diverse Array,FDA）三维SAR各阵元发送具有频率差的单频信号,摆脱了传统阵列三维SAR发射宽带信号的限制,具有很高的应用前景和研究意义。针对频率分集阵列三维SAR阵元数目多、系统体量大、阵元利用率低且硬件实现困难的问题,将MIMO（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）稀疏阵列技术与频率分集阵列三维SAR结合,研究MIMO-FDA三维SAR成像技术,主要进行的研究内容如下:1、介绍了频率分集阵列、阵列三维SAR及MIMO的主要理论基础。首先针对频率分集阵列信号模型与点状波束进行阐述。然后对阵列三维SAR及其与频率分集阵列的结合技术进行介绍,最后介绍了MIMO技术实现虚拟阵元的原理。2、针对频率分集阵列三维SAR阵元数过多的问题,将MIMO稀疏阵列引入频率分集阵列三维SAR,建立了MIMO-FDA三维SAR成像模型,研究了新模型下的后向投影算法和压缩感知成像算法。分析了两种阵列构型下虚拟阵列及其频率分布,并研究了不同频偏对MIMO-FDA三维SAR成像的影响。仿真结果表明阵列与观测点均为线性频偏MIMO-FDA三维SAR可以无模糊成像,而非线性频偏可以改善成像效果。3、研究并分析了随机频偏MIMO-FDA三维SAR成像方法及性能。针对全随机MIMO-FDA三维SAR成像方法在实现理想性能的同时带来的硬件成本问题,提出“固定+随机”MIMO-FDA三维SAR成像方法。与全随机MIMO-FDA三维SAR相比,该方法发射阵元仅在初始时刻进行频偏选取,在沿航向不同观测点频率保持固定不变,实现目标成像同时降低了对硬件成本的要求。最后对成像分辨率进一步进行了分析,并进行仿真验证与对比。

关键词：频率分集阵列三维合成孔径雷达多输入多输出

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穿墙探测雷达合成孔径成像算法的研究与实现

穿墙探测雷达合成孔径成像算法的研究与实现

作者：介利军桂林电子科技大学

学位级别：硕士

超宽带穿墙探测雷达( Ultra Wideband Through-wall Detection Radar ,UWB-TWDR)是一种基于超宽带技术及合成孔径技术的新型雷达,具有高分辨、强穿透性等优点,能够实现对墙等遮蔽体后运动目标的准确定位、跟踪及成像,具有及其重要的军... 详细信息

超宽带穿墙探测雷达( Ultra Wideband Through-wall Detection Radar ,UWB-TWDR)是一种基于超宽带技术及合成孔径技术的新型雷达,具有高分辨、强穿透性等优点,能够实现对墙等遮蔽体后运动目标的准确定位、跟踪及成像,具有及其重要的军事、民用价值。本文研究了超宽带穿墙雷达的成像系统,重点讨论了合成孔径成像算法在超宽带穿墙探测雷达中的应用及其快速实现方法。主要工作概括如下:1.结合超宽带信号的特点,从频域角度研究超宽带波束形成特性。文中给出了理论推导过程,并进行了仿真实验验证,为系统中基于超宽带波束形成技术的成像算法提供理论依据。2.结合系统外场试验时的电磁干扰特点,对穿墙探测雷达回波信号进行建模。针对性的采用波形平均、中值滤波、小波降噪及奇异值分解等处理技术进行干扰抑制,实现回波数据的预处理。实验结果表明数据预处理效果明显。3.针对试验系统中基于延时-求和波束形成方法的传统超宽带成像算法目标分辨率低、容易产生误判的缺点,采用最小方差无畸变响应波束加权及相关因子加权优化成像算法,并应用于隐藏活动目标的检测、跟踪及成像中。外场实验结果表明目标杂波比改善明显,成像分辨率得到提高。4.为满足系统小型化、实时性的要求,文中深入研究了Cordic算法,并对其进行了改进。将改进的Cordic算法与牛顿迭代法,综合应用于穿墙探测雷达系统中,有效地降低了目标定位过程中耗时较大的平方与开方运算量。通过DSP仿真验证,优化后的算法大大增强了系统的实时处理能力。

关键词：超宽带穿墙探测雷达波束形成合成孔径成像加权成像

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面向探地成像的认知波形优化设计研究

面向探地成像的认知波形优化设计研究

作者：胡天辰桂林电子科技大学

学位级别：硕士

现代工业的建设离不开对地下空间的规划利用,地下浅层地质是复杂多样的,在开发的过程中,需要对其进行预先探测。探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)是一种利用电磁波对地下区域进行无损勘探的技术,该技术依靠电磁波在介质交界面产... 详细信息

现代工业的建设离不开对地下空间的规划利用,地下浅层地质是复杂多样的,在开发的过程中,需要对其进行预先探测。探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)是一种利用电磁波对地下区域进行无损勘探的技术,该技术依靠电磁波在介质交界面产生的折射和反射实现对地下目标的探测和成像,广泛应用于城市交通建设的地下空间探测。传统探地雷达发射固定信号,在面对地下介质结构复杂的存在特定杂波的场景下无法自适应调整发射波形和观测方式,导致探测时目标的成像与检测性能受限。因此本文结合认知理论,引入波形优化设计,开展探地雷达认知成像技术研究,主要研究内容如下:1.首先对探地雷达基础理论进行了介绍,构建了地下目标的探测模型,并对探地雷达成像算法进行了推导研究。接着介绍认知雷达的系统架构,明确优化波形准则,为后续波形优化设计奠定基础。最后阐明杂波幅度分布及功率谱模型。2.针对线性调频探地雷达存在的成像分辨率适应性较差问题,通过对地下场景中的两个点目标进行建模,根据介质中波速的不同,推导了两个点目标回波信号的方差,并以此对时延分辨常数进行简化,得到成像最优的发射波形。针对线性调频探地雷达存在的对目标的检测性能较低的问题,提出以最大化信杂噪比为准则的探地检测最优波形设计方法。通过构建最大化信杂噪比准则的目标函数,使用拉格朗日乘子法和注水法优化求解得到检测最优发射波形,实现了基于认知波形优化设计的杂波和噪声抑制。最后通过实验仿真验证了以上波形优化设计方法的可行性。3.对于探地雷达高成像分辨适应性和高检测性能的需求,研究了综合成像和检测能力的联合最优波形设计方法。首先构建符合能量恒定约束的联合最优目标函数,通过求解并搜寻符合条件的权矢量因子,对成像和检测性能的相关参数进行调整,最终得到联合最优的发射波形。接着在不同杂波模型中进行仿真,通过计算信杂噪比进行对比验证,结果表明联合最优波形能根据杂波的频谱分布自适应调整发射功率。最后对联合最优波形进行成像仿真,成像结果的性能评估分析验证了设计波形的有效性。

关键词：探地雷达认知雷达波形优化设计目标成像目标检测

基于信号循环平稳特性的信号分离技术研究与实现

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基于信号循环平稳特性的信号分离技术研究与实现

作者：李晓欢桂林电子科技大学

学位级别：硕士

在信息科技迅猛发展的今天,多个信号时频重叠的情况在通信、雷达以及其他信号处理领域中非常普遍,因而研究多个时频重叠信号的分离在系统抗干扰和提高通信频带利用率等方面都具有非常重要的意义。本文主要研究如何利用信号的循环平稳特... 详细信息

在信息科技迅猛发展的今天,多个信号时频重叠的情况在通信、雷达以及其他信号处理领域中非常普遍,因而研究多个时频重叠信号的分离在系统抗干扰和提高通信频带利用率等方面都具有非常重要的意义。本文主要研究如何利用信号的循环平稳特性进行信号分离的处理方法及其在实际应用中的参数选择与结构调整。概括起来,论文的主要成果有以下几个方面:1、针对基于信号循环平稳特性的信号分离技术,从循环平稳信号的定义出发,讨论了循环自相关性与循环谱相关性,给出了对谱重叠循环平稳信号进行分离的基本思想和基本理论。鉴于在工程实现过程中,无限长时间观测的不可实现性,进一步研究了干扰和噪声在有限数据条件下的消失特性,并在前人平稳干扰消失特性研究的基础上,构造了循环平稳干扰模型,详细推导了循环平稳干扰经循环相关处理后,其均值和方差在有限数据条件下的变化趋势和过程。2、论文在Gardner教授最优时变滤波理论的基础上,通过有效的利用循环平稳信号的循环平稳特性,研究了一种简单有效的滤波结构。传统的最优FRESH滤波结构存在运算复杂度高和运算量大的缺陷,工程实现比较困难。我们采用基于多级分解维纳滤波的降秩FRESH结构能以较低的秩逼近满秩的性能,而且不需要估计观察数据的自相关矩阵及求其逆矩阵,使滤波器的运算复杂度和运算量都大大降低。计算机仿真论证了其能有效的分离谱重叠信号,抑制共信道干扰。3、论文对基于信号循环平稳特性的信号分离技术硬件实现进行了研究,以TI公司TMS320C6711 DSK为硬件平台,详细分析了算法实现中的结构优化、代码优化及滤波器参数的最佳选择,在DSP上对算法进行了硬件实现,然后对硬件实现的运算精度、运算的速度、算法误码性能等进行了分析。最后利用MATLAB CCSLink和DSPRTDX构建了一套基于DSP和MATLAB的联合测试平台对算法的DSP实现性能进行了进一步的测试分析。结果表明,基于多级分解维纳滤波结构的降秩FRESH滤波器比传统的滤波器更能有效分离谱重叠信号,抑制信号的时频重叠干扰。

关键词：循环平稳信号信号分离时频重叠干扰消失特性 FRESH滤波多级分解维纳滤波 DSP

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超宽带穿墙探测雷达数据处理终端设计与实现

超宽带穿墙探测雷达数据处理终端设计与实现

作者：陈敏桂林电子科技大学

学位级别：硕士

手持超宽带穿墙探测雷达是一种新型的、基于超宽带技术的脉冲雷达。该探测雷达利用超宽带信号高分辨和强穿透特性,在接收端获得探测空间复杂目标的回波信号,通过特定的信号处理算法可实现对隐藏在墙壁等遮掩体后的活动目标进行监测和高... 详细信息

手持超宽带穿墙探测雷达是一种新型的、基于超宽带技术的脉冲雷达。该探测雷达利用超宽带信号高分辨和强穿透特性,在接收端获得探测空间复杂目标的回波信号,通过特定的信号处理算法可实现对隐藏在墙壁等遮掩体后的活动目标进行监测和高精度定位,在反恐行动和灾后搜救等领域有着广泛的应用前景。本文根据系统实时性和便携性的要求,研究了手持超宽带穿墙探测雷达系统数据处理终端的软硬件设计。主要完成了以下几个方面的工作:1、对超宽带雷达探测系统基本理论及工作原理进行了深入分析,根据超宽带信号的特性以及穿墙探测雷达的特点,对雷达回波信号模型和回波特性进行了研究,并通过测试实验对天线阵各接收通道信号形式进行了分析,为终端数据处理系统的设计提供了理论依据。2、根据穿墙探测雷达系统的整体结构,设计并实现了一种基于DSP TMS320C6711和ARM S3C2410嵌入式双处理器的雷达数据处理硬件平台,由DSP作为专用数据处理单元完成隐藏活动目标定位算法处理,由ARM作为主控机完成接收机预处理后的回波信号采集、动目标方位信息的实时显示以及系统控制等功能。3、结合所采用的雷达数据处理硬件平台,完成了与之配套的软件系统设计。包括DSP和ARM系统bootloader自启动设计、系统初始化参数设定、内存分块管理、系统中断资源管理、ADC数据采集控制以及LCD用户图形界面设计等。4、针对系统采用的单发多收天线阵列结构,研究了采用后向投影算法进行隐藏活动目标定位的基本原理,并将后向投影算法应用于DSP硬件实现。根据系统实时性要求,采用CORDIC算法对定位算法中耗时较大的运算单元进行等效优化,提高了目标成像处理实时性。本文研究中,完成了穿墙探测雷达数据处理终端硬件平台搭建,软件系统设计以及定位算法的优化实现,为便携式穿墙探测雷达系统的后期研制打下了基础。

关键词：超宽带穿墙探测雷达数据处理终端 DSP ARM 后向投影算法

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分布式计算在合成孔径雷达成像中的应用研究

分布式计算在合成孔径雷达成像中的应用研究

作者：李长树桂林电子科技大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技术在现实中已经得到了广泛的应用,但是随着应用场景的复杂化,SAR成像的计算量越来越大,引发了一系列问题,限制了其在现实中的进一步应用。鉴于分布式计算在需要巨大计算量的场景中得... 详细信息

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技术在现实中已经得到了广泛的应用,但是随着应用场景的复杂化,SAR成像的计算量越来越大,引发了一系列问题,限制了其在现实中的进一步应用。鉴于分布式计算在需要巨大计算量的场景中得到了应用,且实现了海量数据的快速处理和计算能力的灵活扩展。本文介绍了SAR的后向投影(Back Projection,BP)算法和压缩感知(Compressive Sensing,CS)成像方法的基本原理,基于MapReduce分布式计算框架的并行化计算能力,提出了两种SAR成像分布式并行化计算方法。***算法在SAR成像中适用性广,但是SAR采用BP算法成像时,存在计算量大,成像耗时长和信号处理平台计算能力扩展性不足的问题。针对上述问题,本文提出了基于MapReduce的SAR后向投影快速成像方法。该方法将BP算法的方位向成像任务划分成若干个成像单元,进行分布式并行化方位向成像计算,最后将所有成像单元的计算结果进行相参累加。在该方法中,采用数字标记的方法记录每个脉冲对应天线阵元的位置信息,实现数据的独立处理;采用combiner函数对成像单元内的计算结果进行提前聚合,解决后期数据聚合时间较长的问题。实验验证了该方法的成像准确性和加速性能,该方法的方位向成像在由4台物理计算机搭建的Hadoop分布式计算平台中进行,其计算速度是单机计算的BP成像方法方位向成像的3.7倍,可见,该方法可以实现BP成像的加速。2.现有SAR系统中为了缩减采样点数,近场常用CS成像方法,但是SAR采用该方法存在计算时间较长和信号处理平台计算能力扩展性不足的问题。为了解决上述问题,本文提出了基于MapReduce的SAR压缩感知快速成像方法。该方法应用两次MapReduce计算过程,依次将距离向成像和方位向成像的迭代重构实现分布式并行化计算。在该方法中,采用序号标记的方法,实现分布式并行化重构后的数据能够按重构前的行顺序进行排序。实验验证了该方法成像的准确性和加速性能,该方法在4个计算节点的分布式计算集群中运行时,其计算速度是单机计算的SAR压缩感知成像的1.4倍,可见,该方法可以实现CS成像的加速。

关键词：合成孔径雷达成像分布式计算 MapReduce 后向投影压缩感知成像