基于双模型的综合孔径辐射计成像反演方法

针对综合孔径成像中,基于单一模型的成像反演方法难以有效应对模型误差,进行准确图像重构的问题,提出了一种基于双模型(DM)的综合孔径成像反演方法,用于校正反演模型的参数误差,并对目标场景进行高精度的毫米波图像重构。鉴于傅里叶变换(MFFT)模型和G 矩阵(GM)模型参数敏感性不同的特性,提出的DM方法首先通过比较两种模型的重构误差,对存在误差的成像参数进行准确校正;然后在精确GM模型的基础上,借助改进的正则化方法重建出高精度的目标图像。经仿真实验证明,相比于传统的单模型成像方法,提出的DM方法能够有效校正成像模型的参数误差,并对目标场景进行高精度的毫米波图像重构。     

综合孔径微波辐射计成像观测能力

对综合孔径微波辐射计成像观测原理进行了阐述,分析了综合孔径微波辐射计的灵敏度、积分时间、天线波束宽度、目标亮温、背景噪声温度、系统工作频率和目标等效截面等因素与系统作用距离的关系,对系统的目标观测能力进行仿真验证,探讨了阵列通道不一致等误差的补偿方法。研究成果将有助于综合孔径微波辐射计的实用化推进。     

Design of 8mm-band Aperture Synthetic Radiometer and Imaging Experiment

An aperture synthetic radiometer (ASR) based on interferometric technology is a new type of passive microwave imaging instrument, which has high spatial resolution. Restricted by devices performance and operating wavelength, however, the system design is difficult at MMW band. In this paper, an 8mm-band aperture synthetic radiometric imaging system based on minimum-redundancy linear array is described, the performance specification of the instrument is analyzed. The preliminary imaging experiment result shows that the system has good passive MMW imaging (PMMWI) performance, indicating a bright outlook for the development of this technique in the future.     

新型V波段综合孔径辐射计接收阵列的设计

提出了一种新型宽带24通道V波段综合孔径辐射计。通过改变本振频率,辐射计可在7个频点上工作,总带宽达到了1.4GHz。详细介绍了天线、接收通道、本振、电源等模块的设计。设计时广泛采用了单片微波集成电路(MMIC),实现了高增益和低噪声特性。对增益、噪声系数、1dB压缩点等参数进行了测试,结果表明24个接收通道的性能一致性较好。使用该辐射计对噪声源和高温物体进行了成像试验,成像结果清晰、锐利,实现了较好的成像效果。     

综合孔径微波辐射计二阶量化数字相关器研究

微波辐射计作为一种无源遥感器,在遥感技术领域有着巨大的应用前景.传统的微波辐射计的空间分辨率受到天线孔径的限制.综合孔径微波辐射计利用了干涉测量原理和复相关技术,是一种可以有效地提高空间分辨率的新型辐射计.本文针对综合孔径微波辐射计的数字相关器进行了深入研究,分析论证了二阶量化数字相关器的工作机理,并对采用该种相关器的系统的信噪比进行了分析.初步的试验验证结果证明了该方案的有效性.     

自旋式综合孔径微波辐射计稀疏阵列布局优化设计

该文针对自旋式综合孔径微波辐射计非均匀采样问题,提出新的阵列优化目标函数与阵列优化算法。首先,针对Cornwell提出的基线距离乘积最大目标函数优化稀疏阵列会出现基线中心与边缘区域密集而过渡区域稀疏的问题,该文提出修正的电荷最小能量分布目标函数以及基于最小误差网格剖分的方法。针对标准的粒子群优化(PSO)算法历史最优个体位置更新速度慢,容易陷入局部极小值的缺点,提出具有量子体制的雁群粒子群优化算法。该算法具有速度快、收敛精度高的优点。数值分析结果表明利用该文引入的目标函数优化的基线比距离乘积最大目标均匀,并且基于最小误差网格剖分的方法对应的重构图像更精确。该方法为实际自旋式稀疏阵列的设计与应用提供依据。     

Synthetic Aperture Hitchhiker Imaging

We introduce a novel synthetic-aperture imaging method for radar systems that relies on sources of opportunity. We consider receivers that fly along arbitrary, but known, flight trajectories and develop a spatio-temporal correlation-based filtered-backprojection-type image reconstruction method. The method involves first correlating the measurements from two different receiver locations. This leads to a forward model where the radiance of the target scene is projected onto the intersection of certain hyperboloids with the surface topography. We next use microlocal techniques to develop a filtered-backprojection-type inversion method to recover the scene radiance. The method is applicable to both stationary and mobile, and cooperative and noncooperative sources of opportunity. Additionally, it is applicable to nonideal imaging scenarios such as those involving arbitrary flight trajectories, and has the desirable property of preserving the visible edges of the scene radiance. We present an analysis of the computational complexity of the image reconstruction method and demonstrate its performance in numerical simulations for single and multiple transmitters of opportunity.     

光学合成孔径成像分析及计算机仿真

光学合成孔径的成像原理是应用干涉原理在空间频率域中进行采样,并通过傅立叶反变换或其他数值变换方法得到空间分辨力远高于单孔径成像系统的目标图像.光学合成孔径中的子孔径的位置和直径的大小对成像质量有着重要的影响.分析了几种不同排列的光学合成孔径的无像点差点扩散函数、光学传递函数和衍射成像特性,结果表明子孔径的位置不同,光学传递函数的空间频率覆盖有很大的差异,增大子孔径的直径可以增大空间频率覆盖程度,但子孔径直径过大时又会产生空间频率冗余度和增加制造成本.     

频率步进信号的合成孔径雷达处理

合成孔径雷达借助综合孔径原理来提高方位分辨率,而距离分辨率的提高则需借助于脉冲压缩技术.频率步进波形是通过发射载频步进变化的子脉冲串来合成大带宽信号,从而获得高距离分辨率.若将频率步进波形应用于合成孔径雷达,则可获得距离和方位的二维高分辨率.本文首先分析了径向速度对频率步进雷达一维距离像的影响,然后建立频率步进信号照射下的合成孔径雷达回波模型,提出频率步进波形设计原则,给出频率步进合成孔径雷达的成像步骤.     

二维综合孔径微波辐射计圆环结构天线阵 及其稀疏方法

本文介绍了圆环天线阵二维综合孔径微波辐射计的测量原理和反演算法,并通过模拟退火算法讨论了两种二维综合孔径微波辐射计圆环阵的稀疏方案,一种方案利用天线旋转,在半圆周上稀疏天线;另一种方案通过将空间频率采样点的均匀分布作为优化的约束条件,在全圆周上稀疏天线.结果显示两种设计较传统设计均有改进之处.对于半圆周天线而言,在积分时间允许的条件下,通过天线旋转与分时测量,天线阵可进一步稀疏.对于全圆周天线而言,与Y形天线阵结构相比,在同样的空间频率覆盖范围内,全圆周天线阵使天线单元数达到了最优.     

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。     

综合孔径辐射计反演成像算法研究

高效的反演成像算法是综合孔径辐射计成像的关键技术之一。提出一种基于视场细分的改进反演成像算法,将视场细分成多个矩形子区域,利用反演亮温与可视度函数的傅里叶变换关系,得到每个子视场的反演亮温。通过理论证明和仿真计算表明:该算法可使系统中未消除的误差分量对亮温反演的影响最小,与常用的BG算法对比分析:表明了新算法的正确性和有效性,且计算速度快。     

二维圆周阵列综合孔径微波辐射计信道误差分析

给出了一种综合孔径微波辐射计二维圆周非均匀分布阵列的排布方案,并在此基础上分析了信道串扰、信道不平衡、系统噪声等产生的误差,建立了各种误差的特性仿真模型.然后给出了各误差的补偿方法及噪声的消除方法,通过BG反演算法实现了在各种误差下的亮温反演,证明了以上误差补偿的有效性.     

星载SAR目标回波信号模拟及成像显示

根据合成孔径雷达(SAR)的系统设计参数和星载雷达的运动特点,设计和实现了SAR回波信号模拟产生系统,实时地产生所需SAR回波数据。产生的回波数据考虑了载机扰动、速度变化、航迹变化等因素的影响,同时可以调节雷达系统参数。最后给出了点目标的成像示例。     

BHU-2D干涉综合孔径微波辐射计反演算法研究

演算法比G矩阵反演算法具有更好的实用性和稳定性.     

星载合成孔径微波辐射计的反演公式

本文利用相关理论对星载合成孔径微波辐射计（简称SAMR）进行了详细的分析和探讨，给出它对地物辐射响应的一般表达式。当地物辐射源为非相关时，得到窄带SAMR对地物亮温度分布的反演公式。当地物辐射源为相关时，论述了辐射计的输出不含地物亮温度分布有用信息。     

合成孔径雷达成像处理的并行实现方法

本文提出了一种实现合成孔径雷达（SAR）成像处理的并行距离／多普勒算法，该算法能有效地提高SAR的成像处理速度，是实现SAR实时成像处理的有效途径，该算法尤其适合于超级并行机（MPP）及工作站和微机构成的群机系统进行并行计算。实验结果表明该并行算法能有效地减少SAR成像处理的运算时间。最后给出了原始数据的成像结果。     

波束扫描合成孔径雷达成像处理

本文主要研究了滤束扫描合成孔径雷达的杨像处理方法，分析了ＳＣＡＮＳＡＲ的工作原理、信号格式、信号结构和信号参数限制，成像处理算法包括块数据成像算法和块图像拼接算法两部分，频谱分析法和时域频域混合相关法被用于数据成像，块图像的拼接是利用时间有系剪裁块图像再顺次拼接，计算机仿真验证了本文提出的ＳＣＡＮＳＡＲ信号格式和成像算法的可行性。     

综合孔径微波辐射计天线单元互耦的影响及其校正

本文建立了综合孔径微波辐射计天线单元之间互耦对于综合孔径成像的影响的模型,分析了天线单元之间的互耦对于综合孔径微波辐射计分辨率的影响.给出了校正天线单元互耦作用影响的方法,在此基础上提出了一种综合孔径微波辐射计的定标方法.通过数值模拟,证明了所提出的方法的有效性.