基于改进CLEAN算法的毫米波综合孔径成像重建方法研究

在毫米波综合孔径成像中,当处理对象是扩展源时,得到的图像存在着条纹现象。提出了一种改进的CLEAN算法,将经过窗函数加权的阵列点散布函数用于CLEAN算法的解卷积过程。仿真结果表明,采用该算法对被点散布函数副瓣和噪声污染的毫米波综合孔径图像进行重建时,图像质量得到了进一步改善。     

基于先验信息的综合孔径辐射计误差校正方法

误差会严重影响综合孔径微波辐射计的成像性能,需要进行校正.但是,随着系统工作频率的提高和阵列尺寸的扩大,校正难度越来越大.文中提出一种基于先验信息的综合孔径微波辐射计误差校正方法.该校正方法包括一个基于先验信息的校正矩阵以及一种基于先验信息的CLEAN算法.首先,该校正方法将含有误差的系统响应作为先验信息构造校正矩阵,并校正得到初步的反演图像;然后,利用上述先验信息估计系统的阵列因子并代入基于先验信息的CLEAN算法,校正图像中剩余的误差.仿真和实验结果表明该校正方法能有效提高综合孔径微波辐射计的成像质量.该校正方法可以在图像反演过程中全面校正综合孔径微波辐射计的误差,降低对校正系统的硬件性能要求,适用于大阵列毫米波综合孔径微波辐射计的校正误差.     

基于CLEAN 算法的毫米波全息二维像研究

针对近程毫米波全息成像算法过程中的点函数扩散以及旁瓣过宽问题,提出了基于加窗的二维自适应CLEAN 算法。该算法提取所得“脏图冶的最亮像素点,减去该像素点以及周围小目标的部分能量,之后在清洁图像上重建目标处的精准信息,有效抑制点函数扩散与旁瓣展宽。区别于传统CLEAN 算法,二维自适应CLEAN 算法根据当前图像的能量均值实时更新减去因子,具有很强的自适应性,此外,依据图像最暗目标像素点动态获取全局噪声门限,提高了目标提取速度。通过对多个单目标进行一维与二维方位像的仿真实验,证明了算法的有效性。     

直角坐标多级后投影聚束SAR成像算法

在局部极坐标系下,快速多级后向投影算法(FFBPA)可以以较低的采样率对子孔径成像,但在不同局部极坐标系之间需大量的2维图像域插值实现图像融合。相比极坐标系,图像融合在直角坐标系下更容易实现。但在直角坐标系下进行子孔径成像的奈奎斯特采样率较高,这将影响直角坐标系下的成像效率。该文针对此问题提出一种谱压缩技术,通过对距离时域和距离频域两次补偿,大幅压缩了直角坐标系下子孔径成像的方位谱宽度。该文算法具有堪比原始后向投影算法(BPA)的成像质量和优于FFBPA的计算效率,且能够应用于非线性轨道SAR。最后通过星载0.1 m仿真实验和机载0.2 m实测实验验证了算法的有效性。     

受激布里渊散射在被动毫米波综合孔径成像中的运用

提出了一种将受激布里渊散射(SBS)应用于被动毫 米波综合孔径成像中的方案。运用光纤SBS效应,对毫米波的 抑制载波双边带(DSB-SC)调制信号的一个边带进行放大同时抑制另一个边带,实现毫米波 信号的抑制载波单边带(SSB-SC)调制。将该方案应用 于被动毫米波综合孔径成像中,在获得毫米波信号上变频的同时实现了光学滤波以及单边 带功率放大。深入分析了SBS实现SSB-SC调制的原理以及运用于被动毫米波综 合孔径成像中的可行性。实验结果表明:本文方案可以有效 实现毫米波的上变频、功率放大及滤波功能;与传统电光调制系统相比,本文方案简单有效 ,由于系统对携带毫米波信息的边带有放大作用,可以运用于毫米波功率较低时的成像。     

被动毫米波实时成像技术北大核心CSCD

被动毫米波实时成像技术在许多领域有广阔的应用。本文介绍了被动毫米波实时成像技术的特点、应用前景、工作体制和发展现状,并以用于人体安检的、采用了综合孔径辐射计技术的被动毫米波实时成像系统为例,详细讨论了其工作原理、系统设计、成像算法及成像实验等关键技术内容。所研制的被动毫米波成像系统实现了24帧/秒的成像速度,以及6cm@3m的空间分辨率和1-2K的温度灵敏度。     

Ka波段毫米波综合孔径辐射计成像研究

华中科技大学电磁场与微波技术中心已经设计并研制出一套工作于Ka波段的16阵元一维毫米波综合孔径辐射成像系统HUST-ASR,样机采用了最小冗余稀疏直线阵列以及先进的数字相关技术。阵列幅相误差对综合孔径辐射计成像会产生严重影响,文中提出一种不增加系统硬件复杂度、易于实现的单外部辅助源校正方法,给出在辐射计低信噪比条件下的校正算法,并进行了成像试验验证。试验结果表明,该校正方法能够有效校正毫米波综合孔径辐射计的幅相误差,经过校正后的成像系统对自然场景实现了非常清晰的毫米波综合孔径亮温图像,空间分辨率达到0.64°,证明该系统具有良好的成像性能。     

一种基于脉冲压缩的机载条带SAR重叠子孔径实时成像算法

该文提出了一种基于距离向脉冲压缩体制的机载条带SAR重叠子孔径(OSA)实时成像算法,可直接应用于未采用去斜接收技术的条带机载SAR实时成像处理系统。该算法在距离向采用脉冲压缩技术、方位向采用OSA信号处理方法,能够在成像过程中完成距离徙动校正并消除空变相位误差,得到条带模式下的高分辨率图像。首先分析了条带模式SAR几何关系,然后在脉冲压缩体制下建立了回波模型并对成像流程进行了详细的数学推导,最后对运算量、存储量与成像范围进行了计算分析,对点目标数据进行了仿真,利用实时处理平台对原始数据进行了成像,验证了算法的高时效性。      

波数域算法在机载双天线干涉SAR成像中的应用

该文针对机载双天线干涉SAR成像,分析了主、副两天线的波数域成像算法特点。通过在距离向引入距离平移因子和距离缩放因子,得到在成像过程中完成配准的波数域成像算法。通过计算机仿真和处理实际数据,验证了这种方法能够在机载双天线干涉SAR原始回波数据的成像处理中,完成复图像对的配准。     

基于改进PFA的车载大斜视SAR成像算法

为了应对车载毫米波雷达大斜视成像困难的问题,本文提出一种改进的极坐标格式算法（Polar Format Algorithm, PFA）对条带车载毫米波雷达斜视回波进行基于子孔径拼接的成像。该算法从条带数据与聚束数据的特点出发,将全孔径回波划分为子孔径,利用PFA处理子孔径数据。由于PFA存在波前弯曲误差,子图像不能直接拼接,因此对每一幅子图像进行几何失真校正。同时,以重叠子孔径的划分方式保证成像结果的高分辨率。最后截取子图像进行拼接得到条带SAR成像结果。所提方法解决了车载毫米波雷达大斜视情况下两维耦合严重的问题。通过对点目标和实测数据的仿真与分析验证了所提方法的有效性。     

基于子孔径方法的机载SAR实时处理

分析了SAR成像过程中方位压缩的机理,提出了基于方位子孔径处理的机载SAR实时成像算法。该算法将方位压缩过程划分为多个方位子孔径的压缩,然后通过子孔径压缩结果的合成以完成方位压缩,整个过程基于快速傅里叶变换通过串行流水的方式实现。实录数据的成像实验表明,该算法能有效地克服实时成像中长合成孔径带来的困难,获得比较满意的成像质量。     

Optical synthetic aperture circle-array optimization based on genetic algorithm

An optimization model of circle array was set up from the basic optical synthetic aperture imaging principle. The circle array was optimized by adopting a genetic algorithm with an improved real coding method coding the location of sub-apertures. The measure function was designed based on maximizing the distances between u-v coverage dots and minimizing the redundant array. The point spread function, optical transfer function and diffractive imaging were analyzed with the circle array synthetic aperture imaging system. The optimized result of 8 to 16 sub-apertures on a circle array was obtained, and they were compared to the results achieved through simulated annealing algorithm. Using the emulator program, the point spread function was analyzed and contrasted to that of a uniform circle array. Results show that the real coding genetic algorithm can resolve the array optimization well, cost less time and get a better optimization compared with the simulated annealing algorithm.     

Enhanced resolution in Sar/ISAR imaging using iterative sidelobe apodization.

Resolution enhancement techniques in radar imaging have attracted considerable interest in recent years. In this work, we develop an iterative sidelobe apodization technique and investigate its applications to synthetic aperture radar (SAR) and inverse SAR (ISAR) image processing. A modified noninteger Nyquist spatially variant apodization (SVA) formulation is proposed, which is applicable to direct iterative image sidelobe apodization without using computationally intensive upsampling interpolation. A refined iterative sidelobe apodization procedure is then developed for image-resolution enhancement. Examples using this technique demonstrate enhanced image resolution in various applications, including airborne SAR imaging, image processing for three-dimensional interferometric ISAR imaging, and foliage-penetration ultrawideband SAR image processing.     

Development of the synthetic aperture microwave radiometer, ESTAR

Ten years ago, the synthetic aperture radiometer (ESTAR) published its first image. Since then, ESTAR has successfully demonstrated the potential of aperture synthesis for microwave remote sensing. This paper summarizes the status of the instrument and presents a modern image for comparison with the “initial results” published ten years ago     

基于改进差分进化算法的合成孔径圆阵优化

天线阵列设计是合成孔径辐射计的一项关键技术。圆阵可以实现零冗余基线分布,具有结构简单、 易于与平台共形等特点,是当前广泛关注和应用的合成孔径辐射计天线阵列形式之一。针对以u-v 覆盖均匀程度最 大化为目标的合成孔径圆阵优化问题,利用一个新的目标函数,提出了一种基于改进差分进化算法的优化方法. 新 的目标函数具有计算量小和u-v 覆盖均匀程度衡量精度高的优点,并且改进的算法可以保持种群规模。典型的数值 仿真结果给出了16 ~40 个天线单元的优化圆阵排列, 验证了本文方法的有效性。     

高分辨率SAR综合电子设备技术研究

介绍了具备方位向大扫描角能力的高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)系统,重点研究了综合电子设备技术,包括宽带信号产生、多子频带接收、宽带脉冲信号初相高稳定度技术等,并对不同子带的相位幅度特性以及脉冲压缩特性进行了分析。机载飞行试验及成像处理得到的高质量SAR图像,验证了宽带发射多子带接收的综合电子设备设计技术和技术性能。     

Synthetic aperture radiometry evaluated by a two-channeldemonstration model

The Technical University of Denmark (TUD) Synthetic Aperture Radiometer (SARad) is a two-channel demonstration model that can simulate a two-dimensional (2D) thinned array radiometer having an unfilled aperture populated with several small antenna elements. Aperture synthesis obtained by interferometric measurements using the antenna elements in pairs, followed by an image reconstruction based on an inverse Fourier transform, results in an imaging instrument without the need of mechanical scan. The thinned aperture and the nonscanning feature make the technique attractive for spaceborne radiometer systems, especially at low frequencies. The TUD SARad demonstration model consists of a two-channel K_u-band correlation radiometer with two horn antennas and an antenna mounting structure enabling the horns to be mounted in relevant positions within a certain aperture. A total aperture synthesis is obtained by sequentially placing the two antenna elements in all required pairs of positions and measuring the corresponding samples of the visibility function. The system has been used to demonstrate 2D synthetic aperture imaging of complex targets in outdoor ground experiments, a special feature of the system is that it uses a focused antenna system, thus enabling a short distance to the target. Set still utilizing image reconstruction algorithms identical to those used in a normal far-field situation. The aperture synthesis theory is discussed, with special emphasis on focused systems; the radiometer system is described; and images suitable for demonstration of resolution and other imaging properties are presented and discussed     

Aperture synthesis concepts in microwave remote sensing of theEarth

The application of aperture synthesis concepts, used for many years in radioastronomy to achieve high image resolution at a reasonable cost, to remote sensing technology is discussed. The electronically scanned thinned array radiometer (ESTAR) is put forward as a viable alternative to improve spatial resolution by an order of magnitude over what is presently achieved by microwave imaging systems that are collecting data from Earth orbit. Future developments in airborne sensor technology and potential spacecraft application are described     

基于最小熵DCFT的双基地SAR多普勒参数估计

多普勒参数估计是SAR成像技术研究中的一项关键技术,多普勒参数估计精度将直接影响机载双基地SAR系统成像质量,为了实现对感兴趣目标区域有效地成像,需要对回波信号的参数进行准确估计。本文提出基于最小熵的离散调频傅里叶法(DCFT),该方法基于线性调频信号,可同时估计多普勒质心和多普勒斜率,并用RD算法对双基地SAR仿真数据成像,通过仿真验证了该方法的性能。     

高分辨率机载SAR地速误差补偿

通过分析地速误差与回波相位的关系，以及地速误差的各类补偿方法，提出了基于数据插值的机载SAR地速误差补偿算法。该算法采用子孔径技术分段提取目标多普勒调频斜率，并通过低通滤波分离出载机前向速度，然后采用方位数据的插值补偿地速误差，有效地消除地速误差对成像的影响，获得满意的成像质量。文中还结合地速误差和摆动误差的补偿提出了机载SAR成像算法，高分辨实录数据的成像实验验证了本文算法的鲁棒性。