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什么是逆合成孔径雷达?

发布时间:2019-11-18 18:57 来源:未知 编辑:admin

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  知道合伙人教育行家采纳数:1775获赞数:5320南京工业大学毕业,学士学位,从事过程装备设计、技术、质量管理多年,有多年与外方技术交流的经验。向TA提问展开全部基本概念

  合成孔径雷达就是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达,也称综合孔径雷达。合成孔径雷达的特点是分辨率高,能全天候工作,能有效地识别伪装和穿透掩盖物。所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力。

  合成孔径雷达可分为聚焦型和非聚焦型两类。用在飞机上或空间飞行器上可有几种不同的工作模式,最常见的是正侧视模式,称为合成孔径侧视雷达;此外还有斜视模式、多普勒波束锐化模式和定点照射模式等。如果雷达保持相对静止,使目标运动成像,则成为逆合成孔径雷达,也称距离-多普勒成像系统。合成孔径雷达在军事侦察、测绘、火控、制导,以及环境遥感和资源勘探等方面有广泛用途。

  合成孔径的概念始于50年代初期。当时,美国有些科学家想突破经典分辨力的限制,提出了一些新的设想:利用目标与雷达的相对运动所产生的多普勒频移现象来提高分辨力;用线阵天线概念证明运动着的小天线年代末,美国研制成第一批可供军事侦察用的机载高分辨力合成孔径雷达。60年代中期,随着遥感技术的发展,军用合成孔径雷达技术推广到民用方面,成为环境遥感的有力工具。70年代后期,卫星载合成孔径雷达和数字成像技术取得进展。美国于1978年发射的“海洋卫星”A号和 80年代初发射的航天飞机都试验了合成孔径雷达的效果,证明了雷达图像的优越性。

  展开全部合成孔径 雷达 就是利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实 天线 孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达,也称综合孔径雷达。合成孔径雷达的特点是分辨率高,能全天候工作,能有效地识别伪装和穿透掩盖物。所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力。

  现在逆合成 径雷达 ( A ) L I R成像的基本方法是距离 一多普勒法 ,S 即在成像 的短暂期 问, 相对于雷达转动的 目标被雷达 摄像 其纵 向距离分辨率依靠宽带信号 , , 而横 向分辨率则依靠

  回波的多普勒频率. A I R成像的第一步是对运动目标的平动分量作精确补偿 , S 使之成为以“ 自 聚焦点” 为轴心的转台目标 , 然后对各 个距离单元的数据作多普勒分析 , 以转台轴心为原 形成 点的 目标散射点分布 图, 散射点的距离和多普勒频率为“ 像” 摄 时相对于原点的值. 为了得到足 够的多普勒分辨率 , 在观测期间 目 标必须有一定的转角,即需要一定的“ 曝光 时间 . 所需相干 积累时间常以秒计. 传统的距离一多普勒法采用 D T作多普勒分析 , F 假定, 隐含观测期间多普勒频率为常数 ( 认为 目标经运动补偿后相对于雷达均匀旋转)这在飞机类 目标作平稳飞行时可以满足. ,但是 如果飞机作机动飞行, 问题要复杂得多 , 因为在观侧期间回波的多普勒频率是时变的 。 就要相 应解决时变过程多普勒频率高分辨 问题 ;另外 , 飞机—类 目标平稳飞行时相对于雷达 的转动主 要是偏航(a) yw 转动, 而在机动飞行时会伴有侧摆( t和俯仰(j ) r0 o p 等转动, 这样使成像的投

  迄 今为止 ,已有的文献处理 目标非均 匀旋转时都假定 目标的转轴在观测时问内固定不 变[ . ” 虽然文献[ ] 5 中涉及到 目标转轴改变的问题 , 4和[] 但它们仅讨论了其对成像质量的影

  响. 而所采用的分析方法仍是对均 匀旋转才适用的 D T 并且认为, F, 如果转轴是时变 的, 则其 成像会出现相互重迭 , 为此, 们提出在成像时应避免使用这类数据. 他 文中给出了距离一 瞬时一

  多普勒成像的概念, 在此基础上提出了机动飞行目标的成像算法, 该算法不但可对散射点回波 的时变信号作高分辨的多普勒分析, 而且可以得到 目标在观测时问内任一时刻的距离一 瞬时多

  2019-08-06展开全部与DAS等传统的超声内镜成像算法相比,SA算法成像质量好,图像分辨率高,但同时其运算过程也更为复杂,且需要对大量回波数据进行处理。如果采用传统的串行计算模式进行运算,那么该算法的实现过程将会非常耗时,系统的实时性无法保证。相控阵超声内镜发射系统由发射电路、选通电路及限幅电路三部分组成,其主要作用是通过脉冲激励、阵元选通,完成超声波信号的相控发射,实现对被测物体的合成孔径扫描。

  该系统以FPGA为控制核心,其中,发射电路的主要作用是产生带有延时的高压激励脉冲;选通电路采用4块MAX4968芯片,通过电路复用的方式,实现激励脉冲的16路转64路阵元选通,以激励超声换能器阵元产生超声波;限幅电路通过并联限幅的方式将电压钳制在±0.7V的范围内,消除了高压激励脉冲对后端接收系统的影响,保证回波信号能够几乎无衰减的进行接收与传输因此,为了能够快速实现SA算法,本文基于CUDA并行计算平台对SA算法作如下并行化处理分析:

  本文采用“CPU+GPU”的联合编程模式。其软件架构为“MATLAB+CUDA”的混合编程架构。其中,CPU端主要使用MATLAB进行回波数据的读取及最终结果的显示;GPU端使用CUDA编程计算平台完成SA算法的并行化处理。

  具体的实现流程如图4-5所示。首先,在CUDA中使用cudaMalloc()函数为待处理的回波数据分配全局内存;然后,通过调用cudaMemcpy()函数完成回波数据的传输,需要注意的是,在使用该函数时,要将最后一个参数设置为“cudaMemcpyHostToDevice”,以确保数据的传输方向是从CPU至GPU;通过使用两个核(kernel)函数,分别完成低分辨图像的求解和高分辨率图像的合成,其中,使用__shared__关键字为权值函数开辟共享内存;接下来,再次使用cudaMemcpy()函数,使处理后的结果自GPU传输至CPU,此时该函数的最后一个参数应设置为“cudaMemcpyDeviceToHost”;最后,释放显存空间,并在主机端对重构的高分辨率图像进行显示。

  为了验证上述提出方法的可行性,本文基于Field II 软件对SA算法的并行实现过程进行了仿真验证。

  Field II是一款由丹麦技术大学Jensen教授团队开发的仿真工具,专门应用于医学超声成像等领域[5]。

  在进行验证实验之前,首先需要使用Field II软件搭建一个医用相控阵超声内镜的仿真系统,该系统主要参数的设置与本文设计的相控阵超声内镜系统一致。

  对于超声换能器探头而言,常用的脉冲激励方式有单脉冲激励和编码激励两种。其中,单脉冲激励方式是指使用持续时间较短的单个脉冲对换能器阵元进行激励,采用这种激励方式获取的超声图像纵向分辨率高,但是由于是单脉冲且持续时间较短,因此发射能量较小,传播距离受限;编码激励方式是指采用具有一定编码序列的多个脉冲对换能器阵元进行激励,采用这种方式虽然能够增加激励时间、提高发射能量,但是降低了成像分辨率,且电路设计较为复杂,回波需要按照特定方式进行脉冲压缩

  1. 在成像空间中设置7个成像散射点,并将这些散射点等间隔排布在25-55mm的轴向距离范围内;

  3. 将成像结果进行显示,观察成像散射点的位置,判断其是否与预先设置一致。

  实验结果如图7所示。图中原点位置为超声换能器阵列中心所在位置,所测猪皮组织由a,b两部分组成。其中,a部分尺寸约为5mm×2mm,b部分尺寸约为3mm×2mm。从成像结果中可以很明显地分辨出a、b两个部分,且猪皮组织的成像结果与实际尺寸形状基本一致。

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