真理値データの確認

SARシステムは,頭上を飛行する航空機によってイメージ化された,地上にある6×8グリッドの反射体についてのデータを収集します。ベンチマークのためにMATLAB®コードによって生成された最終的な画像を次に示します。このグラフの生成時に使用された値は,関getSARparamsStart数”。米的内のそのコード内にもあります。デモンストレーションのモデルではこの画像が再生されます。

生センサーデータの確認

(合)成原始SARデータ出力を調べます。SARシステムは一連のパルスを伝送し,伝送されたパルスごとにアンテナから一連のサンプルを収集します。これらのサンプルは1つの2次元データセットに集められます。1つのパルスに応答して収集されたサンプルに対応するデータセット次元は,“高速”次元または”範囲”次元と呼ばれます。もう1つの次元は”低速”次元と呼ばれます。地上では,低速次元は航空機の運動方向(“交差範囲”次元とも呼ばれる)に対応しています。このモデルへの入力は,センサーから送られる未処理のデータを表す,1つの収集データセットです。この未処理データには,実際に表示されるものが何かを推測できる,認識可能なパターンはありません。

手順1:デジタルフィルター処理とスポットライトSARの処理

モデルの最初のサブシステムでは3つの操作が行われます。

順FFTと逆FFTは,処理のこの部分のバルクを形成します。モデルの方程式の数字は,ベンチマークの説明に関するドキュメント内の方程式を示しています[2]。

手順2:2次元整合フィルター処理

2次元整合フィルター処理では,理想点反射体のインパルス応答で前の段階の出力を畳み込みます。整合フィルター処理は周波数領域で乗算することで実行されます。これは空間領域の畳み込みと等価です。

手順 3: 極-直交座標内挿

モデルを実行してデータを処理します。整合フィルター処理した画像では,反射体がすべて存在しても,範囲内の反射体の最も近い行と最も遠い行の出力は不鮮明になります。さらに,反射体が地上に均等間隔で並んでいても,処理画像では均等間隔になりません。また,実際にオブジェクトを含む出力の領域を重視する必要があります。

画像の極——直交座標内挿を行うと,これらの問題が修正されます。モデルを実行すると,左側の画像は整合フィルター処理画像(内挿前)になり,右側の画像は最終的な出力になります。これらの各画像は2次元の逆FFTを使用して空間領域に変換されます。SARシステムの最終的な出力では,6×8グリッドの反射体を重視し,不鮮明ではない明確なピークを表示します。

極——直交座標内挿の詳細

極——直交座標内挿では,アップサンプリングと内挿を行って,出力画像の範囲解像度を高めます。内挿操作では,周波数領域の整合フィルター処理画像を入力に使用します。入力画像の各行が出力画像の複数行にマップされます。各入力行のマップ先となる出力行の数は,内挿に使用されるsinc関数のサイドローブの数によって決まります。次の図は,整合フィルター処理した画像の各点について,出力画像に寄与する行の中心座標を示します。図の曲線は,極グリッドから直交グリッドへの変換を示します。極——直交座標内挿は,MATLAB®コードで実行されます。MATLABコードでは、最小限の一時ストレージで効果的にループ操作とインデックス操作を表現できます。

参考文献

[1] Soumekh人士。用MATLAB算法处理合成孔径雷达信号。约翰·威利父子公司，1999年。

麻省理工学院林肯实验室。“HPCS可扩展合成紧凑应用#3:传感器处理、知识形成和数据I/O”，版本1.03,2007年3月15日。

麻省理工学院林肯实验室。“高性能嵌入式计算挑战基准”。