激光相干合成系统中SPGD算法的分阶段自适应优化

1

作者 郑文慧 祁家琴 +6 位作者 江文隽 谭贵元 胡奇琪 高怀恩 豆嘉真 邸江磊 秦玉文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期303-315,共13页

为改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法应用于大规模激光相干合成系统时收敛速度慢且易陷入局部最优解的情况,提出了一种分阶段自适应增益SPGD算法-Staged SPGD算法。该算法根据性能评价函数值,... 为改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD)算法应用于大规模激光相干合成系统时收敛速度慢且易陷入局部最优解的情况,提出了一种分阶段自适应增益SPGD算法-Staged SPGD算法。该算法根据性能评价函数值,在不同收敛时期采用不同策略对增益系数进行自适应调整,同时引入含梯度更新因子的控制电压更新策略,在加快收敛速度的同时减少算法陷入局部极值的概率。实验结果表明:在19路激光相干合成系统中,与传统SPGD算法相比,Staged SPGD算法的收敛速度提升了36.84%,针对不同频率和幅度的相位噪声,算法也具有较优的收敛效果,且稳定性得到显著提升。此外,将Staged SPGD算法直接应用于37、61、91路相干合成系统时,Staged SPGD算法相比传统SPGD算法收敛速度分别提升了37.88%、40.85%和41.10%,提升效果随相干合成单元数增加而更加显著,表明该算法在收敛速度、稳定性和扩展性方面均具有一定优势,具备扩展到大规模相干合成系统的潜力。 展开更多

关键词 激光相干合成 相位控制 随机并行梯度下降算法 SPGD算法

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一种改进的相位梯度自聚焦算法 被引量：14

2

作者 李燕平 邢孟道 保铮 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期386-391,427,共7页

当相位梯度算法挑选的散射点不是孤立散射点时,导致相位误差估计的准确性下降.对相位梯度算法中特显点的选取方法进行了改进,提出了一种基于自适应孤立特显点选择的相位梯度方法.该方法首先利用方位滑窗对各像素点进行质量评估,从而挑... 当相位梯度算法挑选的散射点不是孤立散射点时,导致相位误差估计的准确性下降.对相位梯度算法中特显点的选取方法进行了改进,提出了一种基于自适应孤立特显点选择的相位梯度方法.该方法首先利用方位滑窗对各像素点进行质量评估,从而挑选出质量最好的孤立特显点用于相位误差估计,接着利用质量评估值指导多个特显点的加权综合以进一步提高相位误差估计的精度.分析和实测数据表明,对于强散射点不孤立的场景,该方法的适用性更好. 展开更多

关键词 合成孔径雷达 相位梯度算法 自聚焦 雷达成像

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一种用于条带式SAR的自聚焦算法 被引量：12

3

作者 孟大地 丁赤飚 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第9期1349-1352,共4页

本文将相位梯度法(Phase Gradient Algorithm,PGA)用于条带式合成孔径雷达(SAR)的自聚焦。根据条带SAR与聚束SAR回波信号差异并参考经典相位梯度法提出了一种适用于条带SAR的自聚焦算法--SPGA。用这种新的条带SAR自聚焦算法聚焦所得SAR... 本文将相位梯度法(Phase Gradient Algorithm,PGA)用于条带式合成孔径雷达(SAR)的自聚焦。根据条带SAR与聚束SAR回波信号差异并参考经典相位梯度法提出了一种适用于条带SAR的自聚焦算法--SPGA。用这种新的条带SAR自聚焦算法聚焦所得SAR图像不会发生传统条带SAR下PGA常有的拼接问题;同时由于相位误差曲而的引入,对于任何场景SPGA均能达到良好的聚焦效果。 展开更多

关键词 合成孔径雷达 条带式 自聚焦 相位梯度法

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用SAR原始数据对雷达脉冲信号失真的校正 被引量：2

4

作者 黄立胜 王贞松 徐永建 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期1641-1647,共7页

该文提出了一种对雷达发射脉冲进行相位估计的算法。该算法利用Chirp Scaling原理对SAR信号进行距离迁移校正,但仅在方位向波束锐化,然后利用自聚焦的方法(Map Drift,PGA),在距离向进行自聚焦处理,提取距离向的相位误差信息。文中分析... 该文提出了一种对雷达发射脉冲进行相位估计的算法。该算法利用Chirp Scaling原理对SAR信号进行距离迁移校正,但仅在方位向波束锐化,然后利用自聚焦的方法(Map Drift,PGA),在距离向进行自聚焦处理,提取距离向的相位误差信息。文中分析了影响相位估计精度的各种因素,并在算法中加入了迭代补偿方法,仿真结果验证了算法的正确性。 展开更多

关键词 原始数据 雷达脉冲信号 合成孔径雷达 CHIRP SCALING算法 CSA 图像位移算法 MD 相位误差 相位梯度算法 PGA

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模拟退火算法光纤放大器相干合成 被引量：10

5

作者 周朴 马阎星 +3 位作者 王小林 马浩统 许晓军 刘泽金 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期973-977,共5页

提出了利用模拟退火算法实现相干合成的思路。对利用模拟退火算法实现多路光纤放大器相干合成进行了数值模拟,验证了方法的有效性,并分析了算法收敛速度与合成光束数目的关系。进行了两路W量级光纤放大器相干合成的实验,结果表明,模拟... 提出了利用模拟退火算法实现相干合成的思路。对利用模拟退火算法实现多路光纤放大器相干合成进行了数值模拟,验证了方法的有效性,并分析了算法收敛速度与合成光束数目的关系。进行了两路W量级光纤放大器相干合成的实验,结果表明,模拟退火算法能够有效控制各路光纤激光的相位,系统闭环将目标圆孔内的能量提高了1.8倍,并使得目标圆孔内能量大于理想值80%的概率从19.4%提升到了51.3%,取得了较为明显的相干合成效果。 展开更多

关键词 光纤放大器 相干合成 模拟退火算法 主动相位控制 随机并行梯度下降算法

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与图像对比度准则相结合的PGA自聚焦算法 被引量：4

6

作者 叶少华 周荫清 夏义华 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2004年第6期26-28,32,共4页

根据图像对比度准则对标准的PGA算法[1 ] 作了改进 ,分析和实测数据试验表明 :改进后的PGA算法在计算量得以下降的同时 ,仍保持了PGA算法对高分辨率合成孔径雷达图像中未知相位误差的补偿能力 。

关键词 合成孔径雷达 自聚焦 PGA算法

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基于ECS+PGA的机载SAR运动补偿算法 被引量：1

7

作者 王鹏波 周荫清 +1 位作者 陈杰 李春升 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2007年第5期59-62,共4页

提出了一种基于ECS+PGA的高精度机载SAR运动补偿算法。该算法利用ECS算法来实现成像处理,利用PGA算法实现相位误差估计与补偿。由于ECS算法利用部分孔径数据进行成像,不仅能够减小运动误差的影响,并且可以有效地减小数据处理的运算量。... 提出了一种基于ECS+PGA的高精度机载SAR运动补偿算法。该算法利用ECS算法来实现成像处理,利用PGA算法实现相位误差估计与补偿。由于ECS算法利用部分孔径数据进行成像,不仅能够减小运动误差的影响,并且可以有效地减小数据处理的运算量。而PGA处理则进一步补偿了剩余的相位误差,实现精确聚焦。通过对真实的机载SAR数据的处理结果验证了文中提出的运动补偿算法的有效性。 展开更多

关键词 机载合成孔径雷达 运动补偿 相位梯度算法 ECS算法

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32路光纤激光相干阵列的相位锁定 被引量：11

8

作者 粟荣涛 周朴 +2 位作者 王小林 马阎星 许晓军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1-2,共2页

报道了32路光纤激光相干阵列的相位锁定实验研究。搭建了32路光纤激光相干阵列实验系统,基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)设计制作了高速高精度相位控制器。当相位控制器执行随机并行梯度下降(SPGD)算法对各路激光的相位进行锁定时,相干阵... 报道了32路光纤激光相干阵列的相位锁定实验研究。搭建了32路光纤激光相干阵列实验系统,基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)设计制作了高速高精度相位控制器。当相位控制器执行随机并行梯度下降(SPGD)算法对各路激光的相位进行锁定时,相干阵列输出的激光功率与不进行相位锁定时相比提高了约26倍。 展开更多

关键词 相干合成 光纤激光 相位锁定 随机并行梯度下降算法

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相位恢复技术算法的探究 被引量：6

9

作者 马鑫雪 王建立 王斌 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期217-221,共5页

首先介绍了相位恢复技术中的Gerchberg-Saxton算法和梯度搜索算法。推导了当任意多帧输入图像及它们的离焦量作为输入时,梯度搜索算法的目标函数分别关于广义光瞳、波前以及泽尼克系数的偏导数。揭示了GS算法与梯度搜索算法之间的关系... 首先介绍了相位恢复技术中的Gerchberg-Saxton算法和梯度搜索算法。推导了当任意多帧输入图像及它们的离焦量作为输入时,梯度搜索算法的目标函数分别关于广义光瞳、波前以及泽尼克系数的偏导数。揭示了GS算法与梯度搜索算法之间的关系。针对单幅和多幅图像作为输入时分别用GS算法和梯度搜索算法设计了仿真实验,实验结果显示对于单幅图像作为输入时,梯度搜索算法明显优于GS算法。对于多帧不同离焦量的图像作为输入时,GS算法和梯度搜索算法都能很好的解算出波前,但梯度搜索算法的收敛速度明显优于GS算法。 展开更多

关键词 相位恢复 GS算法 梯度搜索算法 物域 傅里叶域

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相控阵部分自适应波束形成收发算法 被引量：1

10

作者 孙胜贤 龚耀寰 王维学 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期1755-1758,共4页

为减少大型相控天线阵的优化唯相权值的计算量,本文提出一种新的相控阵部分自适应波束形成的收发算法.它采用自适应部分地选择控制零点的控制阵元(PA),按照最大信干噪比原则,用部分唯相共轭梯度法计算各个阵元的优化唯相权矢量来减轻干... 为减少大型相控天线阵的优化唯相权值的计算量,本文提出一种新的相控阵部分自适应波束形成的收发算法.它采用自适应部分地选择控制零点的控制阵元(PA),按照最大信干噪比原则,用部分唯相共轭梯度法计算各个阵元的优化唯相权矢量来减轻干扰的影响.模拟结果表明,当干扰数目小于阵元半数时计算性能有很大提高,同时天线远场模式的主瓣损失、波形变化及干扰方向零点深度与全阵自适应相比几乎没有变化. 展开更多

关键词 自适应波束 收发算法 波束形成 干扰置零 相控阵列 梯度算法 相控天线

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光纤激光相干合成高速高精度相位控制器 被引量：6

11

作者 粟荣涛 周朴 +2 位作者 王小林 韩凯 许晓军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1290-1294,共5页

基于随机并行梯度下降算法(SPGD)和现场可编程逻辑阵列(FPGA)设计制作了相干合成(CBC)相位控制器。理论分析表明,该控制器单次迭代速率大于1.125MHz,对于2路和16路相干合成,其平均控制带宽的理论值分别大于70kHz和9kHz,与现有的SPGD算... 基于随机并行梯度下降算法(SPGD)和现场可编程逻辑阵列(FPGA)设计制作了相干合成(CBC)相位控制器。理论分析表明,该控制器单次迭代速率大于1.125MHz,对于2路和16路相干合成,其平均控制带宽的理论值分别大于70kHz和9kHz,与现有的SPGD算法相位控制器相比有了量级上的提高。利用该控制器进行了验证性实验,表明该控制器能够实现高速高精度相位控制。当利用相位控制器对两路激光的相位进行锁定时,目标圆孔内能量提高了1.51倍,远场光斑对比度提高了5.29倍。 展开更多

关键词 光纤激光器 相干合成 随机并行梯度下降算法 相位控制器 现场可编程逻辑阵列

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基于偏振鉴相的相干合成技术 被引量：5

12

作者 颜宏 叶一东 +1 位作者 卢飞 蒋茂华 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第B05期5-8,共4页

推导了偏振相干合成后任意方向检偏的光强受束间相位差调制的解析表达式,并通过实验验证了表达式的正确性。开展了基于偏振鉴相的相干合成实验研究,用梯度下降算法锁定了两束激光的相位,获得了稳定的输出功率,验证了基于偏振鉴相的相干... 推导了偏振相干合成后任意方向检偏的光强受束间相位差调制的解析表达式,并通过实验验证了表达式的正确性。开展了基于偏振鉴相的相干合成实验研究,用梯度下降算法锁定了两束激光的相位,获得了稳定的输出功率,验证了基于偏振鉴相的相干合成技术可行性;分析了基于偏振鉴相的相干合成技术的优点和对激光器的要求;提出了一种基于偏振鉴相的可定标放大全口径相干合成方法,采用多探测器和多级并行相位调制的方法,解决了随机并行梯度下降(SPGD)算法闭环带宽随合成光束数增加而快速退化的问题。 展开更多

关键词 偏振相干合成 相位探测 随机并行梯度下降算法 外差法

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基于主动相位控制的脉冲激光相干合成技术 被引量：4

13

作者 王小林 周朴 +4 位作者 马阎星 马浩统 李霄 许晓军 赵伊君 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期33-37,共5页

提出并验证了基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的主动相位控制脉冲激光相干合成方案。利用低通滤波器滤除脉冲激光光强变化导致的性能评价函数起伏,提取出相位噪声导致的性能评价函数变化,然后将这个低通滤波后的性能评价函数用于SPGD算... 提出并验证了基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的主动相位控制脉冲激光相干合成方案。利用低通滤波器滤除脉冲激光光强变化导致的性能评价函数起伏,提取出相位噪声导致的性能评价函数变化,然后将这个低通滤波后的性能评价函数用于SPGD算法的极值寻优过程,从而实现脉冲激光的锁相。对该方案进行了理论分析和数值模拟,并进行了两路脉冲激光相干合成实验。实验结果表明,当系统从闭环到开环时,系统性能评价函数均值提高到开环的1.6倍,干涉条纹长曝光对比度从0提高到0.43。在该方案中,通过增加合成脉冲激光路数,并在各路脉冲激光中引入多级功率放大器,能够得到更高的合成功率输出。 展开更多

关键词 光纤激光 脉冲激光 相干合成 相位控制 随机并行梯度下降算法

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应用于光束均匀化整形的SAGAGD算法 被引量：4

14

作者 李永平 陈德伟 王炜 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期60-64,共5页

分析了模拟退火算法、基因算法、梯度下降法的主要步骤和应用中的优劣 ,将这三种方法加以综合运用于纯位相元件的优化设计以实现光束均匀化 ,结果表明 。

关键词 纯位相元件 模拟退火算法 基因算法 梯度下降法 光束均匀化 激光驱动系统 SAGAGD算法 惯性约束核聚变

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基于SHARC处理器的PGA算法实现 被引量：1

15

作者 赵春光 关振红 陈加清 《电讯技术》 2008年第4期57-60,共4页

合成孔径雷达(SAR)实时处理技术的发展对相位梯度自聚焦(PGA)算法的工程实现提出了要求。基于以多片主流SHARC处理器为核心构成的硬件平台,针对PGA算法数据处理量大、计算复杂度高的特点,设计开发了并行处理的系统拓扑和程序流水结构及... 合成孔径雷达(SAR)实时处理技术的发展对相位梯度自聚焦(PGA)算法的工程实现提出了要求。基于以多片主流SHARC处理器为核心构成的硬件平台,针对PGA算法数据处理量大、计算复杂度高的特点,设计开发了并行处理的系统拓扑和程序流水结构及其软件程序。机载SAR实测数据的处理结果验证了该方案的有效性。 展开更多

关键词 合成孔径雷达 信号处理 自聚焦算法 相位梯度自綦焦 并行多处理器系统

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基于SPGA算法的低频超宽带SAR运动补偿方法

16

作者 安道祥 王亮 +1 位作者 黄晓涛 周智敏 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期260-265,共6页

对已经初步聚焦的低频超宽带(ultra-wideband,UWB)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像进行基于图像域的相位误差补偿,可进一步提高图像聚焦质量。依据UWB SAR运动误差模型,提出了基于条带式相位梯度自聚焦(strip phase gra... 对已经初步聚焦的低频超宽带(ultra-wideband,UWB)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像进行基于图像域的相位误差补偿,可进一步提高图像聚焦质量。依据UWB SAR运动误差模型,提出了基于条带式相位梯度自聚焦(strip phase gradient autofocus,SPGA)算法的相位误差补偿方法。该方法有效地补偿大合成孔径、宽测绘带低频UWB SAR图像中的二维空变相位误差。仿真和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 超宽带 合成孔径雷达 条带式相位梯度自聚焦算法 空变相位误差补偿

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天线相位中心的精确优化算法 被引量：1

17

作者 袁浩波 吴征国 +1 位作者 侯建强 党晓杰 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期64-68,共5页

天线相位中心对于天线的定位和高精度测量影响很大,为此,笔者提出一种计算天线相位中心的优化方法.先假定相位中心在某个坐标点,再以该点为球心作一个投影球面,根据测量点的相位推测其在投影面上的相位,将所有投影相位与其平均值差值的... 天线相位中心对于天线的定位和高精度测量影响很大,为此,笔者提出一种计算天线相位中心的优化方法.先假定相位中心在某个坐标点,再以该点为球心作一个投影球面,根据测量点的相位推测其在投影面上的相位,将所有投影相位与其平均值差值的平方和作为目标函数,最后通过共轭梯度法或者遗传算法等优化出相位中心的精确坐标.该方法不需要反复测量天线相位,一次测量后即可准确求出相位中心的坐标,通过一个对称振子天线和一个喇叭天线的数值结果验证了该方法的准确性. 展开更多

关键词 天线相位中心 优化 共轭梯度法 遗传算法

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一种用傅立叶模重构目标图像的新方法

18

作者 冯小平 魏本涛 +1 位作者 石顺祥 邹谋炎 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期396-401,共6页

给出了一种用于相位恢复问题的改进型梯度算法（ＭＧＲＤ），并讨论了借助快速傅立叶变换（ＦＦＴ）实现算法的方法．将ＭＧＲＤ算法与Ｊ．Ｒ．Ｆｉｅｎｕｐ的迭代傅氏变换（ＩＦＴ）算法组合，构成了一个新的组合算法．最后给出了组合... 给出了一种用于相位恢复问题的改进型梯度算法（ＭＧＲＤ），并讨论了借助快速傅立叶变换（ＦＦＴ）实现算法的方法．将ＭＧＲＤ算法与Ｊ．Ｒ．Ｆｉｅｎｕｐ的迭代傅氏变换（ＩＦＴ）算法组合，构成了一个新的组合算法．最后给出了组合算法的计算机仿真的例子． 展开更多

关键词 相位恢复 图像重构 傅立叶模 图像处理

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一种全局优化的两阶段算法

19

作者 张玉芬 王永军 《河北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2012年第2期207-211,共5页

为了提高算法的有效性,利用梯度算法和粒子群算法独立的运行机制,采用驱赶技术和重新初始化部分群体的技术,提出了一种基于梯度下降法和粒子群算法的两阶段优化算法,并对新算法进行了理论分析和数值仿真.数值结果显示新算法比单纯梯度... 为了提高算法的有效性,利用梯度算法和粒子群算法独立的运行机制,采用驱赶技术和重新初始化部分群体的技术,提出了一种基于梯度下降法和粒子群算法的两阶段优化算法,并对新算法进行了理论分析和数值仿真.数值结果显示新算法比单纯梯度算法有更好的全局优化能力,比单纯粒子群算法有更快的收敛速度和更高的精度.新算法求解质量更高,运行更稳定. 展开更多

关键词 全局优化 两阶段算法 梯度算法 粒子群算法

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融合多个面上光强信息的混合迭代相位恢复算法

20

作者 谭峭峰 曾发 +1 位作者 严瑛白 金国藩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z3期44-48,共5页

在自适应光学、光学加工检测及激光光束质量检测等诸多领域,经常涉及到相位恢复问题。研究相位恢复的数值算法,具有较强的现实意义。文中给出了一种融合多个离焦面上的强度信息,以恢复输入面上相位分布的混合迭代算法。首先采用共轭梯... 在自适应光学、光学加工检测及激光光束质量检测等诸多领域,经常涉及到相位恢复问题。研究相位恢复的数值算法,具有较强的现实意义。文中给出了一种融合多个离焦面上的强度信息,以恢复输入面上相位分布的混合迭代算法。首先采用共轭梯度迭代方法求解,将所得结果设定为新的迭代初始值,并利用角谱法对此进行优化,以进一步提高相位恢复的精度。模拟实验表明,该算法具有良好的收敛性能和较高的相位恢复精度,且适用于输入面上振幅分布无法直接测得的场合。 展开更多

关键词 相位恢复 迭代算法 共轭梯度法 角谱法

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