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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±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:具体实现流程本文采用“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结合搭建的仿真系统进行仿真验证,具体步骤如下: 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; 利用本文所设计的方法,对这7个散射点进行合成孔径成像; 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。上述两个成像实验的结果均与实际情况相符,证明了相控阵超声内镜实时成像系统的可行性与高效性。从图中可以看出,7个散射点依次排列在25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm的轴向位置,以5mm间隔等间隔分布,实验结果与预先设置一致,验证了本文提出方法的可行性。

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雷达领域核心期刊

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±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:具体实现流程本文采用“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结合搭建的仿真系统进行仿真验证,具体步骤如下: 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; 利用本文所设计的方法,对这7个散射点进行合成孔径成像; 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。上述两个成像实验的结果均与实际情况相符,证明了相控阵超声内镜实时成像系统的可行性与高效性。从图中可以看出,7个散射点依次排列在25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm的轴向位置,以5mm间隔等间隔分布,实验结果与预先设置一致,验证了本文提出方法的可行性。

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《现代雷达》。《现代雷达》杂志社主要从事国家重要军民用大型电子信息系统的工程建设,重大装备、通信与电子设备、软件和关键元器件的研制生产,全面报导国内外先进雷达技术。《现代雷达》编辑部重点刊载国内外先进雷达技术论文,介绍通信、微波、ECM、ECCM和电子战、信息战等相关专业的技术论文、最新知识与动态,推动中国国防事业与雷达技术发展,赶超世界先进水平。

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雷达领域期刊论文

利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。雷达是英文radar的音译,意为无线电检测和测距。雷达概念形成于20世纪初,在第二次世界大战前后获得飞速发展。雷达的工作原理,是设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向,处在此方向上的物体反射碰到的电磁波;雷达天线接收此反射波,送至接收设备进行处理,提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离,距离变化率或径向速度、方位、高度等)。雷达分为连续波雷达和脉冲雷达两大类。脉冲雷达因容易实现精确测距,且接收回波是在发射脉冲休止期内,所以接收天线和发射天线可用同一副天线,因而在雷达发展中居主要地位。测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差,因电磁波以光速传播,据此就能换算成目标的精确距离。目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。当雷达和目标之间有相对运动时,雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同,两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时,雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标,且不受雾、云和雨的阻挡,具有全天候、全天时的特点,并有一定的穿透能力。因此,它不仅成为军事上必不可少的电子装备,而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。其空间分辨力可达几米到几十米,且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。

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雷达领域顶级期刊

现代雷达、信号处理、北京邮电大学学报、光电子技术、电子技术应用、电子科技大学学报、光电子技术、电子技术应用、

无线电电子学、电信技术类核心期刊表1、电子学报 2、半导体学报 3、通信学报 4、电波科学学报 5、北京邮电大学学报 6、光电子、激光 7、液晶与显示 8、电子与信息学报 9、系统工程与电子技术 10、西安电子科技大学学报 11、现代雷达 12、红外与毫米波学报13、信号处理 14、红外与激光工程 15、半导体光电 16、激光与红外 17、红外技术 18、光电工程 19、电路与系统学报 20、微电子学 21、激光技术22、电子元件与材料 23、固体电子学研究与进展 24、电信科学 25、半导体技术26、微波学报 27、电子科技大学学报 28、光通信技术 29、激光杂志 30、光通信研究 31、重庆邮电学院学报自然科学版(改名为:重庆邮电大学学报自然科学版)32、功能材料与器件学报 33、光电子技术 34、应用激光 35、电子技术应用36、数据采集与处理 37、压电与声光 38、电视技术 39、电讯技术 40、应用光学 41、激光与光电子学进展 42、微纳电子技术 43、电子显微学报

《现代雷达》。《现代雷达》杂志社主要从事国家重要军民用大型电子信息系统的工程建设,重大装备、通信与电子设备、软件和关键元器件的研制生产,全面报导国内外先进雷达技术。《现代雷达》编辑部重点刊载国内外先进雷达技术论文,介绍通信、微波、ECM、ECCM和电子战、信息战等相关专业的技术论文、最新知识与动态,推动中国国防事业与雷达技术发展,赶超世界先进水平。

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