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。     

步进频SAR的波数域成像算法研究

步进频合成孔径雷达（SAR）可以在不要求系统瞬时大带宽的情况下获得距离向高分辨率,在一些领域已得到了成功的应用,但其成像过程中由于雷达与目标之间存在相对运动使得脉冲间对应的瞬时斜距有不可忽略的差值,基于差值导致的距离像偏移、分辨率下降和信噪比损失,提出了在二维频域中补偿的方法。波数域成像算法主要操作是在二维频域,成像精度较高,计算量适中,文中将该算法应用到步进频SAR中,从雷达的几何关系和信号回波模型出发,推导了补偿斜距差的公式,以及实现残余压缩的Stolt插值过程,给出了目标精确聚焦的完整步骤,并分析了Stolt插值频率改变的过程和参数设计的影响,最后对多个点目标进行了成像仿真。     

基于相位近似的双基地SAR波数域成像算法

双基地SAR系统的目标回波信号斜距历程与单基地SAR存在本质差异,因而单基地成像算法无法直接应用于双基地系统。为此该文提出对双基地SAR点目标脉冲响应函数二维频谱的相位项做一阶近似,由此推导出双基地SAR波数域成像算法。通过对点目标与面目标的成像仿真得到的成像结果及其质量评估指标表明：该算法可以在大基线长度、大斜视角的情况下实现高分辨成像。     

适于大斜视角的星载双基地SAR波数域成像算法

本文提出一种星载双基地SAR(Synthetic Aperture Radar)等效平行轨迹距离模型,计算表明该模型误差远远小于直接基于多普勒参数的二阶距离模型.基于该距离模型提出一种星载双基地SAR波数域成像算法,能在大斜视角、高分辨率情况下精确成像.最后对仿真点目标双基地回波进行成像处理,结果与基于二阶距离模型的成像算法相比较,证明了本文等效距离模型和成像算法的优越性.     

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。     

弹载斜视SAR成像的改进波数域算法

导弹非匀速直线运动且速度快的特点,使得弹载SAR回波信号的多普勒参数随斜距的变化较大,因此在波数域进行相位补偿的波数域算法很难实现弹载SAR测绘带内的高精度成像处理。该文在经典波数域算法及相关文献的基础上对波数域成像算法进行改进,将2维波数域中的方位压缩处理变换至时域或空域进行,从而可完成成像过程中多普勒参数适应距离的变化,降低原有算法使用同一参数带来的相位误差,因此改进算法能适用于宽测绘带的弹载SAR精确成像。仿真实验验证了改进算法的有效性。     

基于扩展波数域的机载双天线干涉SAR自配准成像算法

为减少机载双天线干涉SAR繁杂的图像配准处理过程,该文提出了基于扩展波数域(ωK)的距离向自配准成像算法.该算法针对双天线因路径差引起的失配问题,在成像处理阶段通过采用高阶多项式拟合的手段,利用变标原理实现了图像对在距离向的精确配准.通过对仿真数据和X波段实际数据的处理,获得了较好的干涉条纹图,验证了算法的有效性.     

基于波数域子孔径的机载三维SAR偏航角运动误差补偿

机载3维SAR可实现3维成像, 但运动误差会影响成像质量, 其中姿态角误差改变阵元间相对位置, 影响复杂, 目前还没有基于测量数据的补偿方法。该文建立了机载3维SAR成像模型, 分析了姿态角误差对成像的影响, 其中偏航角误差的补偿最为复杂。由回波相位可得航迹向和跨航向波数, 根据这两个波数计算的距离误差与目标位置无关, 消除了误差的空变性。提出在航迹向和跨航向2维波数域分块计算距离误差, 在空域补偿的波数域子孔径补偿方法。仿真结果证明该方法可有效补偿偏航角运动误差的影响。      

基于等效斜视距离模型的高分辨率星载SAR波数域成像算法

为了解决CS算法在距离压缩时无法使用带有误差的原始信号的问题，作者提出一种等效斜视的波数域算法．本文基于星载SAR等效斜视距离模型，利用Bamler提出的波数域算法推导方法，从原始回波信号模型入手，详细推导出基于等效斜视距离模型的高分辨率星载SAR波数域成像算法，并给出了该算法的实现步骤．该算法适用于大距离徙动高分辨率星载SAR的精确成像．文中利用点目标回波仿真数据验证了算法的有效性并给出了该算法成像的质量评估指标．     

基于等效斜视距离模型的高分辨率星载SAR波数域成像算法

为了解决CS算法在距离压缩时无法使用带有误差的原始信号的问题,作者提出一种等效斜视的波数域算法.本文基于星载SAR等效斜视距离模型,利用Bamler提出的波数域算法推导方法^[1],从原始回波信号模型入手,详细推导出基于等效斜视距离模型的高分辨率星载SAR波数域成像算法,并给出了该算法的实现步骤.该算法适用于大距离徙动高分辨率星载SAR的精确成像.文中利用点目标回波仿真数据验证了算法的有效性并给出了该算法成像的质量评估指标.     

一种基于FrFT的波数域SAR成像算法

针对波数域算法运算量较大的问题,文中提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FrFT)的波数域SAR成像算法.该算法通过剩余相位补偿和FrFT取代Stolt插值完成了距离徒动校正和IFT变换,大大降低了算法的计算复杂度;另一方面在方位向完成了剩余方位压缩和IFT变换,实现高分辨率高精度成像的目的.仿真结果表明,该算法计算简单快速,并且成像精度优于传统的波数域算法.     

结合MWD算法的低频UWB SAR运动补偿

 波数域(WD)算法具有精确的去耦合能力,适用于大波束角低频超宽带合成孔径雷达(UWB SAR).但传统WD算法不易和运动补偿相结合,限制了该算法的应用.尤其是在无传感器数据可利用的情况下,要获得高质量机载低频UWB SAR实测图像十分困难.本文提出了一种改进WD(MWD)算法,MWD算法通过采用修正Stolt映射,实现了基于回波数据的运动参数估计和精确运动补偿.此外,文中还根据MWD算法特点,对传统运动补偿方法进行改进,提高了MWD算法对实测低频UWB SAR数据的聚焦性能.仿真实验和实测数据成像实验验证了所提方法的有效性.     

A Novel Wavenumber Domain SAR Imaging Algorithm Based on the Fractional Fourier Transform

The conventional Wavenumber domain algorithm （WDA） employs Fast Fourier transform （FFT） to implement matched filter. It is characterized by its high precision SAR imaging. Compared with FFT, Fractional Fourier transform （FrFT） can provide lower and narrower sidelobes when it is applied to compress chirp signals at the optimal transform. This paper proposed a novel SAR imaging algorithm, termed FrWDA which replaces FFT in WDA with FrFT. The FrWDA was derived and its implementation was presented. How to choose the optimal transformation order was given subsequently. The FrWDA preserves high precision focusing, and has better performance on sidelobe suppression. The FrWDA is more suitable for the high precision SAR imaging, especially in target detection and recognition. Simulation results demonstrate that FrWDA provides better performance on focusing and sidelobe suppression compared with the classical FFT-based WDA.     

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。     

基于尺度变换原理的SAR波数域成像算法

距离徙动算法(RMA)作为一种合成孔径雷达(SAR)频域成像算法,理论上能够达到最优性能。然而,该算法采用逐像素点卷积运算实现Stolt映射,其计算效率无法满足SAR大数据量处理需求。据此,该文提出基于尺度变换原理(PCS)的RMA成像算法。首先,将SAR回波数据沿距离向进行划分,利用子带参考距离处2阶距离方位耦合项与高阶项对子带信号进行补偿;然后,转化非线性Stolt映射为线性形式;最后,利用PCS原理实现Stolt插值,以实现高效率的数据重采样。所提PCS-RMA算法仅利用快速傅里叶变换和复矢量相乘操作即可实现改进型Stolt映射,兼具良好的聚焦性能与较高的计算效率。基于多组仿真数据与X波段1.2 GHz带宽的机载SAR实测数据处理结果,验证了所提算法的有效性,同时该算法可进一步应用于弹载/星载/无人机载SAR数据的快速成像处理。      

介质目标近场二维SAR微波成像电磁参数估计方法

运用SAR 成像原理对近场的金属介质目标进行毫米波成像研究,阐述了基于合成孔径雷达的二维微波成像算法原理,并详尽推导算法的计算方程。利用仿真软件获得的目标近场散射电场,采用成像算法进行逆散射微波成像。对实际生活中的常用有耗材质特氟龙进行成像仿真,成像效果良好,验证了成像算法的可行性。最终实现了多种介质目标的电磁参数的定量预估,并分析了影响目标成像效果的因素。通过预测值的仿真实验验证了SAR 微波成像测定介质目标的电磁参数方法的正确性和可行性,为实际微波成像系统进行非金属材料的电磁参数测定提供了有价值的参考方法。