基于波数域算法的 220GHz 雷达成像技术

太赫兹成像技术是当前太赫兹领域研究的热点之一,太赫兹波具有分辨率高、穿透性好、安全性的优点,用 于反恐和安检方面有着巨大优势。本文介绍了基于波数域算法的220GHz 雷达成像技术,采用机械扫描的模式,模拟 仿真建立了目标散射点模型,经过算法处理后的结果显示波数域算法能够精确地重建目标位置,成像精度较高,为进 一步应用于实测数据奠定基础,从而为安检成像的应用研究做了铺垫。     

基于波数域算法的220GHz雷达成像技术

太赫兹成像技术是当前太赫兹领域研究的热点之一,太赫兹波具有分辨率高、穿透性好、安全性的优点,用于反恐和安检方面有着巨大优势。本文介绍了基于波数域算法的220GHz雷达成像技术,采用机械扫描的模式,模拟仿真建立了目标散射点模型,经过算法处理后的结果显示波数域算法能够精确地重建目标位置,成像精度较高,为进一步应用于实测数据奠定基础,从而为安检成像的应用研究做了铺垫。     

基于距离多普勒概念的全息雷达成像算法

全息雷达成像系统具有电离辐射小、穿透衣服等优点,在人体安检等领域具有广泛的应用前景.然而,现有系统尚存在多运动目标补偿及快速成像能力不足的问题,限制了其在火车站等人流量大的场景中的应用.本文提出了一种基于距离多普勒概念的全息雷达成像方法,其优点是成像速度快、运动补偿方便,具有多运动目标快速成像的潜力.该方法利用了信号在时间采样和空间采样上的对称性,将合成孔径雷达成像中常用的距离多普勒算法引入全息雷达成像.本文对距离多普勒全息雷达成像算法进行了推导,通过仿真及试验,验证了该成像方法具有多目标运动补偿及快速成像的能力.     

基于单通道MIMO雷达的毫米波安检成像

毫米波多入多出（MIMO）雷达是一种前沿的安检成像技术。然而,由于采用了大量的发射/接收通道,MIMO雷达的成本和复杂度大大高于传统的单通道雷达。为了研制低成本、低复杂度的毫米波MIMO安检成像雷达,引入了双重码分复用技术。该方法可通过单发射/接收通道实现与传统多通道MIMO雷达相似的成像性能,对安检成像领域的发展和应用具有重要意义。此外,设计了基于失配滤波器理论的解复用码,其可在干扰条件下实现最大码分集增益。进行了仿真与实验以验证所提出方法的正确性与有效性,得到了满意的结果。     

基于矩阵束算法的多雷达信号融合超分辨成像

利用多雷达回波信号对目标进行融合成像可以有效提高分辨率.本文实现了一种多雷达融合联合超分辨成像算法,该方法基于单雷达观测数据指数和模型,建立了联合的多雷达观测数据模型,并将雷达二维成像的矩阵束算法引入到多雷达观测融合成像中,利用多雷达观测数据估计散射中心的参数,有效提高了分辨率.仿真实验表明,该算法有效提高了雷达成像的分辨性能,有利于后续的目标检测与识别.     

一种用于人体安检的三维稀疏太赫兹快速成像算法

太赫兹全息成像技术在人体安检成像、隐匿武器检测、无损检测等领域具有广阔的应用前景。该文提出了一种能够避免产生距离混叠现象的3维稀疏太赫兹快速成像体制和成像算法。该方法通过对太赫兹雷达的3维成像几何及相应回波模型的分析,利用随机稀疏频点数据来有效消除距离混叠现象;同时利用对稀疏回波数据的频谱搬移和插值来获得包含目标完整信息的3维数据,以实现对目标的3维分辨成像。通过对0.2 THz波段的仿真和实验数据的重建,验证了算法的正确性和有效性。      

基于24 GHz FMCW 雷达的二维近场成像系统

为进行隐藏危险金属制品的安检,文中提出了一种24 GHz 低成本毫米波成像系统。该系统采用低成 本24 GHz 商用调频连续波(FMCW)雷达作为扫描源,在方位角和仰角上合成大孔径,使用二维十字扫描平台,经 FMCW 雷达信号处理以及合成孔径雷达(SAR)处理使隐藏物体成像。低成本的射频外设只提供了一路中频实信号 供ADC 采样量化,在图像重建中,文中提出将单路ADC 采样量化后的中频数字信号通过希尔伯特变换成复信号,对 复信号加布莱克曼窗优化频谱,再对信号序列补零以减小频域栅栏效应,后采用空间匹配滤波器补偿相位偏差,通 过FMCW 雷达近场成像原理对目标成像。改进后的算法适用于低成本的雷达前端系统,只需一路ADC 采集的中频 数字信号即可使成像系统达到理论的合成孔径成像分辨率。     

基于天线布阵的MIMO雷达成像研究

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达是一种新体制雷达,具有潜在的对空中目标实时成像能力.论文首先建立了MIMO雷达观测信号模型,结合等效相位中心近似,以MIMO雷达对空中目标成像为目的提出一种天线布阵方式.基于这种布阵方式,推导出适用于MIMO雷达的修正距离偏移成像算法.最后对布阵方式的合理性和成像算法的有效性进行了成像仿真验证.     

太赫兹雷达宽带STAP算法研究

太赫兹雷达可以对地面进行高帧率高分辨力成像,是太赫兹技术领域研究热点。针对太赫兹雷达宽带高分辨成像与地面动目标检测一体化实现需求,提出了一种基于宽带空时自适应处理(STAP)的地面运动目标检测算法,首次在机载太赫兹雷达上实现了同时对地高分辨雷达成像监视和多通道地面动目标指示(GMTI)检测。机载太赫兹雷达实测数据验证了算法的有效性。     

基于稀疏信号表示的雷达目标成像技术

雷达目标成像本质上是对雷达目标散射特性进行信号表示的过程.在高频区,雷达目标散射特性可用少数几个散射中心来描述,利用散射中心稀疏分布的先验信息能有效增强雷达图像的分辨率.以稀疏信号表示为基础,针对雷达成像系统的结构特点,提出了一种基于FFT和分块Toeplitz系统的快速成像算法.该算法无需存储系数矩阵,极大地降低了存储量和运算量.仿真结果表明,该技术对雷达目标图像具有良好的分辨率增强能力.     

毫米波FMCW MIMO雷达三维点云成像方法

毫米波FMCW MIMO雷达的三维点云成像在自动驾驶、智慧交通、工业和安防等领域的三维环境感知因其独特的优势而受到广泛关注。本文在现有处理框架下提出一种结合渐近最小方差稀疏迭代（SAMV）的高分辨点云成像方法。该方法首先对差拍信号做一维快速傅里叶变换（FFT）获得高分辨距离像,然后对每一个距离单元采用SAMV算法来估计方位角网格和俯仰角网格的功率,最后结合CASO-CFAR检测算法,得到探测区域内目标高分辨的距离、方位角和俯仰角三维信息。仿真和实验结果表明,相比现有结合Capon测角的方法,该方法能在相同雷达条件下角分辨率提高2倍,实现了毫米波雷达高分辨的三维成像。     

基于压缩感知的二维雷达成像算法

压缩感知理论能够有效地降低高分辨率雷达成像系统的数据率。该文通过对复基带雷达回波信号模型的稀疏性分析,提出了一种具有保相性的压缩感知距离压缩算法。在此基础上建立了距离向采用压缩感知距离压缩算法,方位向采用传统的雷达成像算法处理的雷达2维成像方案。通过对仿真和实测逆合成孔径雷达数据的成像处理验证了方案的有效性。     

0.33 THz雷达三维近场成像系统设计及成像试验

提出了采用步进频率结合平面扫描的THz雷达近场成像系统设计方案,基于宽带全息成像原理,可以实现三维高分辨率近场成像。采用多通道收发探头阵列缩短机械扫描行程,提高成像速度。给出了基于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）和Stolt插值的三维图像重建算法,成像理论分辨率与波长相当。利用THz矢量网络分析仪和辅助设备,搭建了0.215~0.33 THz成像试验装置,完成了对多层金属-泡沫目标三维成像,成像分辨率达到预期水平,验证了系统设计和三维图像重建算法的正确性。     

A wavefront reconstruction method for 3-d cylindrical subsurface radar imaging

In recent years, the use of radar technology has been proposed in a wide range of subsurface imaging applications. Traditionally, linear scan trajectories are used to acquire data in most subsurface radar applications. However, novel applications, such as breast microwave imaging and wood inspection, require the use of nonlinear scan trajectories in order to adjust to the geometry of the scanned area. This paper proposes a novel reconstruction algorithm for subsurface radar data acquired along cylindrical scan trajectories. The spectrum of the collected data is processed in order to locate the spatial origin of the target reflections and remove the spreading of the target reflections which results from the different signal travel times along the scan trajectory. The proposed algorithm was successfully tested using experimental data collected from phantoms that mimic high contrast subsurface radar scenarios, yielding promising results. Practical considerations such as spatial resolution and sampling constraints are discussed and illustrated as well.     

MIMO雷达三维干涉诊断成像方法

2维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)和逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR)成像是目标散射机理高分辨率分析和散射诊断测量的重要手段,现有被广泛采用的技术主要包括转台ISAR和导轨SAR成像技术。相比于传统的2维成像,3维成像可以提供目标局部散射中心在空间的3维位置和散射强度信息。因此,探索新的、可工程化实现与应用的目标3维成像技术是一项极具吸引力的工作。该文提出一种基于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)阵列技术的3维干涉成像方法。首先,设计并试验了一种具有高孔径利用率和通过虚拟孔径实现干涉成像功能的MIMO阵列;其次,分析了MIMO阵列合成的两组虚拟孔径所成两幅2维雷达像的干涉相位与目标散射中心高度之间的关系,发展了MIMO雷达3维干涉成像算法;最后,通过数值仿真和原理样机实验验证了所提方法在目标散射机理分析和诊断测量应用中的可行性和有效性。      

阵列雷达的分层介质目标频域匹配滤波成像算法

为了对平面分层介质目标的内部结构实现高分辨三维（Three-Dimensional,3D）成像,提出了一种基于频域匹配滤波（Frequency-Domain Matched Filter,FDMF）的快速成像算法。该算法应用了毫米波单发单收（SingleInput Single-Output,SISO）阵列雷达体制,利用电磁波在平面分层介质间传播时电磁波的切向分量将保持连续这一规律,将SISO平面阵列雷达单个阵元的时域回波数据变换至频域后,化简雷达回波模型,最后将阵列的空域回波数据变换至波数域并作相位补偿及累加求和运算实现介质内部的图像重构。与同样适用于该应用场景的改进后向投影（Improved Back Projection,IBP）算法相比,所提算法避免了电磁波在介质分界面上折射点的计算,有效降低了计算复杂度;与相移偏移（Phase Shift Migration,PSM）算法相比,所提算法仍具有一定的效率优势;数值仿真和实验结果验证了所提算法的有效性。     

An approach to radar imaging using the spherical projection density concept*

High resolution radar imaging is used to perform target signature analysis. In this paper, we present a comparative study of diverse 2- D imaging methods on spherical waves, such as sar processing and its modes, ssar and isar as well as holography, whose mathematical formulation is identical by using the spherical projection density function, although the measurement technique are quite different. We show that azimuth processing is unified, and under some conditions range processing can be unified. In order to reconstruct the fixed target side looking radar image, we have developed an idea based on the transformation of antenna lateral displacement as a function of equivalent angular displacement, and then the 1- D images coherent summation algorithm of classical holography can be used.     

时分MIMO滑坡雷达稀疏成像算法

针对现用于成像的MIMO山体滑坡雷达均匀线性阵列数目过多、数据处理复杂度高的问题，引入稀疏阵列时分地基MIMO雷达模型，提出一种基于逆傅里叶变换和混合匹配追踪算法的成像方法。首先通过对雷达回波信号作逆傅里叶变换实现距离向压缩，并进行近似相位补偿，然后采用一种基于时延补偿因子稀疏基的压缩感知算法实现方位向压缩。同时针对多目标成像的伪影点问题，方位向数据压缩引入子空间追踪算法和正交匹配追踪算法的结合算法重构出高分辨率且没有伪影的二维图像。根据真实的山体滑坡监测成像场景参数，通过数值仿真验证了该方法能够在低于传统均匀阵列的天线数目情况下实现目标高质量成像，且具有一定的抗噪性。