调频连续波SAR距离—多普勒成像算法研究

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)是一种新体制成像雷达,具有体积小、重量轻、分辨率高、功耗低和低截获等一系列优点。通过理论推导,详细介绍了FMCW SAR在不同成像条件下的去调频信号模型,并在此模型的基础上推导分析了距离—多普勒(Range-Doppler,RD)成像算法的流程,给出了精确成像所需的方位向匹配滤波器。通过仿真对算法的正确性和可行性进行了验证。     

太赫兹全息成像技术在太阳电池中的应用

晶体硅太阳电池具有成本低廉、工艺简单等优点,但在生产过程中难免会出现断栅、破裂等问题,因此对太阳电池片的检测至关重要。太赫兹波作为一种具有光子学及电子学特征的电磁波在无损检测方面具有独特的优势。通过采用太赫兹量子级联激光器数字全息成像系统,对模拟设计的太阳电池金属栅线、破裂硅片以及不同电阻率的衬底进行测试。结果表明,太赫兹全息成像技术在太阳电池检测领域具有较高的应用价值。     

基于双频融合的微波全息成像算法研究

针对单频微波全息成像算法在目标距离向分辨率的局限性,提出一种基于双频融合的微波全息成像算法。该算法通过将对目标的照射频率从单频扩展至双频,以获取目标高斯相位信息,并利用此相位信息增加对目标距离向的分辨能力,抑制在单频成像过程中出现的距离混叠效应。利用Matlab对基于双频融合的微波全息成像算法进行性能仿真,并通过在仿真中增加空间采样位置抖动作为非理想因素来检验该算法的实际应用鲁棒性,最终利用实验平台验证该算法在目标探测应用中的有效性。实验结果表明,基于双频融合的成像算法可减少相近目标距离向之间的干扰,有效抑制在单频成像过程中出现的距离混叠效应。     

太赫兹Gabor同轴数字全息记录距离实验研究

太赫兹Gabor同轴数字全息系统具有分辨率高和结构紧凑等特点,有潜在的应用前景。由于其系统横向分辨率与记录距离有关,因此研究实际成像系统中记录距离对成像结果的影响具有重要的应用价值。利用自制的分辨率分别为0.4mm和0.6mm的目标,进行了不同记录距离的2.52THz Gabor同轴全息成像实验,并通过角谱法实现数字再现。对再现像进行了对比分析,实验结果接近横向分辨率随记录距离变化的理论计算结果。     

基于单频信号的662 GHz多普勒雷达层析成像

首先介绍了多普勒雷达层析成像的原理及该成像方法的极限分辨率理论推导,并通过仿真获得了单频信号的点目标扩展函数(PSF),验证了该成像方法在单频条件下的理论极限分辨率为波长的四分之一.然后,介绍了中物院构建的662GHz单频雷达系统,并针对该实验系统设计了基于卷积反投影的多普勒雷达层析成像算法.最后,通过实验在太赫兹频段验证了多普勒雷达层析成像的有效性,并利用测量获得的360°全姿态回波信号数据给出了分辨率优于1 cm的成像结果.     

基于最大熵谱估计的距离-多普勒成像

提出一种目标超分辨逆合成孔径(ISAR)成像方法。该方法首先利用最大熵谱估计的方法对雷达宽带测量数据进行外推处理，然后对经过外推处理后的数据采用距离一多普勒原理进行ISAR成像，最后采用仿真数据和实际测量数据进行实验验证。实验结果表明，该方法对目标ISAR成像分辨率有明显提高，对用传统方法不能进行的ISAR成像数据，采用该方法成像效果有明显改进；且计算量不是很大，易于工程实现。     

基于Stolt算法的毫米波全息二维成像优化

针对在毫米波全息成像算法过程中像素点存在一定程度的发散、分辨清晰度不够高的问题,提出Stolt插值优化算法,该算法根据单元格内各个数据点与中心的距离,取加权平均值进行插值。与传统的插值算法相比较,该算法使得各个像素点进一步收敛,成像更加清晰,同时计算量不会有较大的变化。最后通过横断面仿真实验证明了该算法的有效性。     

FM-CW SAR距离-多普勒成像算法研究

调频连续波(FM-CW)合成孔径雷达因其体积小、重量轻、低成本及分辨率高等特点越来越受到关注。该文详细推导了调频连续波(FM-CW)体制下去调频FM-CW SAR信号模型,对FM-CW SAR 的特有问题如RVP,斜置,距离走动现象进行了深入研究,提出了改进的去调频FM-CW SAR的距离-多普勒成像算法。通过理论推导及仿真实验,验证了模型和算法的可行性与正确性。     

2.52THz离轴数字全息成像和焦平面成像特性比较

利用已搭建的2.52THz焦平面成像装置和离轴数字全息装置,通过分辨率测量和水印及铅笔字成像,研究了焦平面成像和离轴数字全息成像这两种面阵成像的性能。实验证明,常规的焦平面成像由于太赫兹波长较长,很难获得较高的成像分辨率,且成像效果受放置位置的影响严重;太赫兹离轴数字全息成像可以提高成像分辨率,但成像物体大小受系统分辨率制约;焦平面成像较离轴面阵数字全息成像更适于大目标低分辨率成像。     

发射天线对毫米波全息成像雷达成像质量影响

基于菲涅耳（Fresnel）衍射理论和傅里叶（Fourier）光学理论建立了毫米波全息成像雷达理论模型,其中重点考虑发射天线波束宽度对成像质量的影响。采用矩阵实验室软件平台（Matlab）编制了仿真程序,分别考虑超窄波束、一般波束和超宽波束三种条件下的系统成像效果。仿真结果表明：适当地优化发射天线性能,有助于获得质量更佳的全息成像。     

一种穿墙雷达成像算法的快速实现方法

因涉及大量的数据处理,实时性成为制约穿墙雷达应用的主要问题.文中深入研究了Cordic算法,并对其进行了改进.将改进的Cordic算法与牛顿迭代法综合应用于系统中,提高目标定位过程中平方与开方的运算速度.仿真结果表明:优化后的成像算法可以有效保证成像精度,且实现效率提高了15.69％.     

一种基于SVM的超分辨成像算法研究

为了提高逆合成孔径雷达(ISAR)成像分辨力,提出了一种基于支持向量机(SVM)的ISAR成像算法,通过适当地选择核函数的参数,可以在小观测角度的情况下,获得大观测角度图像,提高了ISAR成像的分辨力,实现了ISAR的超分辨成像.引入图像质量指数,仿真结果表明:基于SVM的超分辨方法在小转角条件下得到的目标像,具有和大转角实测数据下的目标像一样的图像质量,提出的方法可靠有效.     

A fast multilevel domain decomposition algorithm for radar imaging

A novel algorithm for radar imaging is presented. The method comprises two steps. First, a decomposition of the radar data domain into subdomains and computation of pertinent low resolution images. Second, interpolation, phase correction and aggregation of the low resolution images into the final high resolution one. A multilevel algorithm is formulated via a recursive application of the domain decomposition and image aggregation steps. The computational cost of the proposed algorithm is comparable to that of the fast Fourier transform (FFT) based techniques while it appears to be considerably more flexible than the latter     

A fast approximate imaging algorithm for spaceborne synthetic aperture radar

A fast algorithm of azimuth processing for spaceborne aperture radar (SAR), which is called SPECAN algorithm, is proposed. Compared with general frequency algorithms, SPECAN has advantages in computation, memory and structure. SPECAN algorithm is very important for surveying real time processing of spaceborne SAR. The structure and special problems for SPECAN algorithm used in spaceborne SAR are mainly engaged in this paper. Finally, raw data of SEASAT-A satellite is used to verify the feasibility of SPECAN algorithm.     

近程目标太赫兹全息成像算法及仿真

对比传统的基于球面波分解的近程目标太赫兹全息成像算法,以驻定相位法为理论基础对成像算法进行推导,得到了相同的成像补偿公式。采取图像熵的判决准则分析阵元误差对成像结果的影响,为成像系统阵元位置精确度的设计提供理论依据。针对三维目标距离过近出现非补偿距离平面成像结果散焦的现象,对传统成像算法的缺陷进行分析,提出了基于循环补偿与投影合成相结合的近程目标太赫兹三维全息成像方法。220 GHz条件下的Matlab仿真结果验证了所提方法的有效性,实现了三维目标的聚焦成像。     

Mimo radar imaging model and algorithm

Based on the array architecture of multiple transmitting/receiving antennas, Multi-Input Multi-Output (MIMO) radar provides a new mechanism for radar imaging technology. In order to explore the processing approach to this imaging mechanism, the two dimensional (2D) imaging model of MIMO radar is established first, and the spatial sampling ability is analyzed from the concept of spatial convolution of the antenna elements. The target spatial spectral filling format of MIMO radar with monochromatic transmitting signal is described. High-resolution imaging capability of MIMO radar is analyzed according to spatial spectral coverage and the corresponding imaging algorithm is presented. Finally, field imaging experiment is used to demonstrate the superior imaging performance of MIMO radar.     

一种用于地基雷达数据成像处理的数字波束形成算法

地基雷达是微波成像基于地面平台的应用,具有可重复观测、稳定、可控的特点,可应用于露天矿边坡形变、城区沉降、山体滑坡等领域的长期观测。然而,目前的地基雷达基本成像原理是通过机械运动形成合成孔径,采集时间较长,不适用于快速监测。基于多通道阵列天线的雷达通过阵列天线阵元之间的电子切换扫描实现阵列方向的聚焦,可以满足快速监测的需求。本文在地基雷达中引入阵列电子扫描的工作模式,大幅度提高数据获取效率,推导了在方位向采用数字波束形成方法聚焦的处理过程。具体的,首先建立了阵列扫描的地基雷达成像几何,继而推导了应用于地基雷达实测数据成像处理的数字波束形成算法,形成了阵列扫描地基雷达的数据处理流程,最后,通过边坡实测数据的成像处理,验证了本文成像方法及处理流程的有效性,并通过强散射体的成像指标,分析了成像性能。      

用于成像激光雷达数据的快速滤波算法

在对三维成像激光雷达获取的数据进行曲面重构时,由于数据中存在噪声,使得重构的曲面不光滑、不连续,因此需要对数据进行滤波处理,滤除其中的噪声。提出了一种改进的Laplacian方法,在该方法中引入低通滤波函数,该函数包含了一个防收缩比例因子,能对曲面进行无收缩的光顺,保留数据中的低频部分,舍弃其中的高频部分。实验结果证明,该方法具有Laplacian方法简单、计算速度快的优点,同时消除了其网格收缩性、细节丢失过多的缺点,能满足曲面重构要求。该滤波算法可以广泛地适用于三维成像激光雷达的数据处理和曲面重构。     

A back-projection autofocus algorithm based on flight trajectory optimization for synthetic aperture radar imaging

In this paper, a new autofocus algorithm is presented for back-projection (BP) image formation of synthetic aperture radar (SAR) imaging. The approach is based on maximizing a cost function obtained by prominent points in different sub-apertures of constructed SAR image by varying the flight trajectory parameters. While image-quality-based autofocus approach together with BP algorithm can be computationally intensive, we use approximations that allow optimal corrections to be derived. The approach is applicable for focusing different signal processing algorithms by obtaining modified flight trajectory parameters. Different examples demonstrate the effectiveness of the new autofocus approach applied to the frequency modulated continuous wave mode SAR dataset.     

用于多层介质目标成像的改进波数域算法

近年来,获取高分辨探地雷达图像以实现目标检测受到广泛关注。相位偏移补偿算法（PSM）可以针对不同介电常数的多层介质成像,在各领域应用广泛。受距离维像素循环计算过程影响,PSM成像速度慢。基于PSM相关理论基础,提出改进波数域的多层介质快速成像算法,在每个独立介质层中,通过快速傅里叶运算取代PSM算法中的像素迭代过程,可以有效降低成像时间。针对双层介质模型,提出基于目标顶点区域提取的波速估计方法,用于精确补偿相位成像。通过搭建双层介质实验平台,利用该算法获得了多种被埋目标高分辨图像,验证了算法的有效性。