合成孔径激光雷达自适应成像技术

合成孔径激光雷达成像分辨率与成像距离无关,但在相同激光发射功率的情况下,合成孔径激光雷达的成像分辨率要求与成像距离要求是相互矛盾的。为解决这一问题,从合成孔径激光雷达成像的基本原理出发,给出了合成孔径激光雷达成像的方位分辨率与发射孔径的关系以及回波信噪比方程,分析了回波信噪比与成像距离、光源平均发射功率和发射孔径之间的关系。提出了一种合成孔径激光雷达自适应成像技术,成像系统根据回波信噪比自动调整发射孔径大小使回波信噪比限制在一定范围之内,以实现对远距离目标的大孔径低精度成像以及近距离目标的小孔径高精度成像。研究结果可以为合成孔径激光雷达的设计与应用提供一定的参考。     

编码激励技术在医学超声内窥镜中的实现

为了提高医学超声内窥镜系统的探测深度和成像质量,将广泛应用于雷达系统的编码激励技术引入到超声成像系统中,采用编码脉冲信号激励超声换能器,以增加超声发射功率,提高回波信号信噪比.在分析编码激励原理和超声换能器暂态工作特性的基础上,设计并实现了超声信号的4 bit Barker编码脉冲发射.实验中,激发电路输出的编码激励信号与超声换能器的暂态工作特性吻合;玻璃杯壁的反射超声回波信号,具备编码特征,与Matlab仿真结果相同,且幅度较强.     

超声内窥数字成像技术

超声内窥镜系统将微型超声探头通过电子内窥镜的活检通道插入消化道器官,既可通过内窥镜直接观察粘膜表面的病变形态,又可进行超声扫描成像,获得消化器官管壁各个断层的组织学特征.利用编码激励技术,以4位Barker编码的方式激励换能器,在不增加峰值负声压的前提下,显著提高超声换能器的发射功率,增大系统探测深度以及成像的信噪比;用数字下变频技术实现超声回波的中频采样、编码信号的脉冲压缩以及信号包络的提取;采用装有超声耦合液的玻璃烧杯作为实验样品,对其进行旋转扫描,得到256级灰度的超声图像,轴向分辨率达0.4 mm,验证了系统原理的正确性.     

基于信号统计特性的超声成像方法

介绍合成孔径聚焦超声成像的基本原理。为进一步提高成像分辨率和信噪比,研究超声回波信号的相关性,根据缺陷信号和噪声信号的不同统计特性,提出一种基于信号相关性分析的非线性合成孔径算法。实验结果表明:与传统的延时叠加合成孔径算法相比,新方法提高了图像的横向分辨率和信噪比。     

基于相位编码技术的超大功率超声收发系统研究

针对Golay互补序列相位编码信号在超声收发系统中的应用,给出了一种实现的方法,将Golay二相编码经过合理的调制通过超声换能器激发,对于回波信号采用正交解调技术还原相位编码信号,再通过匹配滤波压缩脉冲,得到高信噪比的成像信号。并用软件得到仿真的结果,结果表明,对于对系统帧率要求较低以及不存在检测对象位移的工业大功率超声系统,是一种理想的编码方式,超声收发系统当中Golay相位编码信号可得到较高的信噪比,普通单次发射相位编码信号的2倍。     

基于幅度加权的预失真线性调频超声编码激励

为了提高医学超声成像的轴向分辨力和确保对比度,该文提出一种基于幅度加权的预失真线性调频编码新方法.该方法将线性调频发射信号幅度加权技术和回波信号旁瓣抑制技术相结合,一方面补偿超声探头对发射信号的影响,使得回波信号的带宽不局限于探头,提高轴向分辨力;另一方面消除发射信号幅频特性的菲涅耳波纹,提高发射信号的带宽并采用失配滤波器进行脉冲压缩,实现旁瓣抑制,确保成像对比度.仿真结果表明:相对恒包络线性调频编码,预失真线性调频编码方法不仅提高了轴向分辨力,而且最大旁瓣幅度减小至-48 dB以下,满足医学成像对比度要求.FieldII仿真B超图像结果表明:恒包络线性调频和预失真线性调频编码方法的轴向分辨力分别是0.35 mm和0.25 mm.     

基于透明超声换能器的光声显微镜设计

光声显微镜结合了光学成像的高分辨率和声学成像的组织穿透深度,在生物医学领域有着广泛的应用。随着技术的发展,其小型化系统有着新的发展机遇。然而,传统光声显微镜的光路受超声换能器的不透明影响,声-光共聚焦扫描需要复杂的模块,不利于光声系统的小型化发展。提出了基于透明超声换能器的光声显微镜,自主制作了7 MHz透明超声换能器,实现了小型化、低成本、大视场的同轴共焦成像模式。实验结果表明：基于透明超声换能器的光声显微镜,横向分辨率为18.0μm,信噪比高达38 dB,成像范围可达16 mm×16 mm。对小鼠鼠耳皮下血管的成像实验验证了系统具有成像生物组织网络的能力。     

皮肤囊肿成像用高频超声换能器及扫描方法

高频超声成像具有几十微米级的纵向分辨率,适用于皮肤等人体组织的微结构成像。该文针对皮肤囊肿等凸形的人体组织内部微结构,提出了一种适用于凸形组织的非接触式弧形超声扫描成像方法,设计并制备了一款41.5 MHz的高频超声换能器。首先采用脉冲回波法对其性能进行系统表征,然后设计了凸形旋转扫描成像装置,并对凸形皮肤囊肿模型进行扫描、滤波、补偿等信号采集和处理,最终实现了高频超声成像。结果表明,此方法所用换能器纵向分辨率为50μm,能够对皮肤囊肿模型内部精细结构进行成像,这将促进相关临床医学和超声成像技术的发展。     

基于合成孔径激光雷达的目标探测

为了研究合成孔径激光雷达在目标探测中的应用,从建立合成孔径激光雷达的信号传输及回波模型出发,理论分析了合成孔径激光雷达回波信噪比、探测距离、合成孔径时间和解线性调频处理4个方面的特点与优点,并与一般相干体制的激光雷达以及合成孔径雷达进行了对比。结果表明,合成孔径激光雷达比一般相干体制雷达具有更高的回波信噪比和更远的探测距离,且相对于合成孔径雷达具有更快的成像速度。这一结果有助于合成孔径激光雷达应用于远距离目标探测、跟踪与快速预警。     

基于合成孔径聚焦技术的激光超声无损检测方法研究

针对厚钢板内部缺陷的检测问题,利用合成孔径聚焦技术(SAFT)实现了厚钢板样品内部缺陷的定位及成像。移动脉冲激光线源在样品内激发超声纵波,利用激光测振仪在固定点探测得到超声时域B扫描信号,从时域信号中提取缺陷反射的纵波回波,对样品内部缺陷进行成像。使用有限元方法对该成像过程进行数值模拟,并通过实验对其进行验证,所获得的实验结果与数值计算结果一致。采用这一缺陷成像方法可在缺陷回波信噪比较低的情况下实现缺陷检测,并且过程简便,在激光超声检测领域具有应用价值。     

Experimenttation system of synthetic aperture imaging lidar

Synthetic aperture imaging lidar is an active new imaging system, which can offer a finer azimuth resolution than the SAR system. An indoor system of synthetic aperture imaging lidar is given, which is a demonstration about synthetic aperture to image rotating objects. Firstly, the basic principle is introduced. Then, the basic method and key techniques are analyzed. After that an improved system is given with the transmitting and the receiving lens apart from each other which can eliminate the interference...     

合成孔径激光雷达下视三维成像构型及算法

传统激光三维成像均采用实孔径成像技术,其分辨率会随着作用距离的变远而降低。相比于实孔径成像,合成孔径成像的一个显著优势是沿航向的分辨率不随作用距离的变化而变化。基于合成孔径技术提出一种合成孔径激光三维成像雷达的工作模型。该系统采用激光泛光发射模式和多波束相干接收,首先,在高度向,采用大时宽带宽的线性调频信号,并利用解线频调技术实现高分辨率;其次,沿航向利用合成孔径技术频域压缩算法实现高分辨率,其中考虑到激光调频信号的长扫频周期,对于平台连续运动引入的多普勒平移项进行了补偿;在跨航向通过实孔径阵列实现高分辨率。最后,通过仿真实验验证了该系统的有效性。     

一种220GHz 波段太赫兹合成孔径成像雷达

微波频段的机载合成孔径成像雷达在对地观测方面具有广泛应用,但其合成孔径成像积累时间长,成像帧率低,提高雷达工作频率能够减小合成孔径所需转角,提高成像帧率。设计了一种工作在220GHz 波段的太赫兹合成孔径成像雷达系统,采用收发天线分置、发射宽带线性调频连续波的体制,最大信号带宽4. 8GHz,输出信号功率约20mW。宽带回波信号幅度相位经外标校补偿,通过成像试验,验证了太赫兹ISAR 与SAR 成像分辨率约3.2cm,可实现5Hz 的成像帧率,证明太赫兹波段能够大幅提升成像帧率,满足快速成像的要求。     

合成孔径聚焦成像算法研究

合成孔径聚焦成像技术与传统的超声成像方法相比,可以通过较低的工作频率和较小的换能器孔径获得较好的分辨率,目前已在无损检测中获得广泛应用。随着科技的进步,合成孔径聚焦算法也日益成熟。对三种常用的合成孔径聚焦算法的原理进行了分析,总结了各自特点及优势。在实际应用中,合理选择成像算法,能够有效提高成像质量。     

机载平行等速双基SAR的极坐标格式成像算法

平行等速双基SAR是指收发平台速度大小和方向均相同的双基SAR系统,该构型具有广阔的应用前景。在此将传统适用于单基地SAR成像的极坐标格式算法（PFA）加以改进,使之适用于平行等速双基SAR成像处理。由于收发异置,回波信号在接收平面和发射平面的斜距几何关系比较复杂。为了便于后续的二维插值操作,用一个新的几何模型来描述收发平面上斜距的关系。该算法具有传统PFA算法的操作简单,易于实现的特点。最后通过仿真数据的成像处理对该方法进行了验证。     

一种改进的基于Stolt迁移的探地雷达三维合成孔径成像方法

stolt迁移实现探地雷达三维合成孔径成像具有实现速度快的优点,但stolt迁移有一显著缺点是它不适用于电磁波波速变化的情形,而在探地雷达的应用中电磁波波速变化是实际存在的。本文提出了一种改进的基于stolt迁移的探地雷达三维合成孔径成像方法,该方法能克服普通方法不适用于电磁波波速变化这一缺点。通过对实测数据进行处理,其结果表明所提方法取得了很好的效果。     

合成孔径聚焦超声成像系统的计算机仿真

运用计算机技术，对合成孔径聚焦超声成像系统进行了仿真，同时，给出了仿真结果。     

A novel range alignment method for ISAR based on linear T/R array model

In inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging, translation compensation should be done before range-Doppler imaging process, and range alignment is the first step for translation compensation. In order to remove the limitation of integer range bin and align the echoes precisely for ISAR range alignment, combining with the advantage of array signal processing at fractional unit delay compensation, we propose a novel range alignment method based on linear transmitting/receiving (T/R) array. Firstly the ISAR imaging system is modeled as a linear T/R array. Then based on the snapshot imaging model of linear T/R array, range alignment is accomplished by wave path difference compensation which is transformed into the phase difference compensation in frequency domain between adjacent array elements. The phase difference compensation consists of integer range bin alignment and decimal time delay compensation which is implemented by the phase rotation’s estimation and compensation in frequency domain. Finally, the results of simulation data and real radar data are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

合成孔径雷达有源噪声干扰仿真及效果评估

合成孔径雷达（SAR）是一种高分辨率成像雷达。它通过发射线性调频（LFM）脉冲压缩信号实现距离上的高分辨率,利用脉冲之间的多普勒信息获得方位上的高分辨率。对合成孔径雷达进行有效的电子干扰已经成为干扰技术研究的一个重要领域。文中分析了SAR成像原理和特点,介绍了几种SAR有源噪声干扰的方法,并对分布式目标的干扰效果进行了计算机仿真。最后采用两种评估方法对仿真结果进行了评估和对比分析。文中的分析和评估对于SAR对抗的工程实现有一定的参考意义。     

合成孔径激光雷达成像算法

作为一种相干探测体制雷达,合成孔径激光雷达,以光外差探测技术记录目标的强度和相位信息,距离向原始数据为解线频调信号,文中把合成孔径雷达距离多普勒成像算法,推广至合成孔径激光雷达。详细分析了聚焦成像的相位补偿和距离徙动校正。最后用该算法处理了正侧视条带模式合成孔径激光雷达点目标的原始数据,得到了良好的成像结果。