基于NUFFT 算法的综合孔径辐射计图像反演方法

圆形阵列和旋转阵列排布方式的提出是为进一步降低综合孔径辐射计成像系统的复杂度和成本,然 而其缺陷在于过于复杂的亮温图像反演过程,因为该阵列排布方式下的采样样本不是均匀分布于整个采样平面,常 规的标准傅里叶变换不能直接运用于此反演过程。提出了一种非标准快速傅里叶变换(NUFFT)算法,用于非均匀 采样样本的综合孔径辐射计图像反演计算,该算法结合了高斯栅格算法和对过采样样本的快速傅里叶变换算法,仿 真结果表明该算法能够准确地得到反演图像。     

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。     

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。     

基于加窗反投影的干涉式微波辐射计成像算法

该文针对旋转扫描干涉式成像系统非均匀采样网格结构,提出了一种加窗反投影算法,通过采样数据进行一维加窗傅里叶变换处理,再反投影到原图像空间来进行图像重建,将二维傅里叶变换转化为一维傅里叶变换和投影变换,避免了空间频域的插值处理。此方法可以对每一个方位的采样数据进行独立处理,实现边采样边处理的成像方式,因此具有很高的成像精度和效率。在此基础上对天线阵采样策略进行分析,得出了角度采样与天线阵基线数之间的平衡关系,为实际应用提供了依据。数值模拟表明了窗函数对噪声抑制和分辨率的影响,通过与其它方法进行比较,进一步验证了此算法的优越性。     

合成孔径微波辐射计灵敏度与分辨率关系的优化设计

本文在给出合成孔径微波辐射计灵敏度表达式的基础上，提出了灵敏度和分辨率的优化设计方法；通过一个具体实例，对它们之间的关系进行了分析和设计，由此得出一些具有实际应用价值的结论。     

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。     

综合孔径辐射计可见度函数预处理算法及时域仿真研究

该文研究了干涉式综合孔径辐射计可见度函数的预处理算法,包括A/D偏置校正、三阶数字相关系数到模拟相关系数的校正、IQ非正交校正以及空间去相关的误差校正等等。由于这是首次将三阶量化数字相关的定标方法应用于对地观测领域,对其进行了详细的分析。该文利用蒙特卡洛方法对可见度函数的预处理算法进行了时域仿真的研究。并通过地球同步轨道毫米波大气温度探测仪地面样机系统对算法进行了验证,证明了该算法的正确性。经过可见度预处理算法校正得到的结果的绝对误差小于真值的0.1%。证明该算法可以应用于地球同步轨道毫米波大气温度探测仪星载系统定标中,经过校正得到的相关结果可以直接用于亮温图像的反演。     

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.     

基于微分进化算法的综合孔径辐射计圆阵优化

依据二维综合孔径微波辐射计的反演成像原理及天线阵列分布的基本思想,引入微分进化算法优化设计圆周天线阵列分布.以阵列最小冗余及空间频率采样点均匀分布距离最大化为目标函数,得到了16～40个天线单元二维圆周阵列的优化分布结果.与常用的模拟退火算法相比,该算法的优化结果更优,计算时间更短.     

综合孔径辐射计亮温反演算法研究

综合孔径辐射计通过干涉测量技术反演目标辐射亮温图像,属于空域傅里叶变换范畴,其中相关运算中由各阵元之间传输延时造成的空间解相关效应,对亮温反演结果具有重要影响.文章从空域频率采样的角度分析了反演算法,同时探讨了 G 矩阵相关性以及空间解相关效应对亮温反演的影响.在传统的BG（Backus-Gilbert）算法基础上,提出了补偿空间解相关效应的方法,利用去相关矩阵对带宽、通道不一致性造成的误差进行了补偿.     

二维综合孔径微波辐射计成像理论与方法研究

本文在顺轨方向孔径综合技术的理论研究的基础之上,对星载二维成像综合孔径微波辐射计的成像理论进行了分析,讨论了二种不同的基线结构方案,并对相应的可见度函数采样方案和成像反演算法进行了讨论.最后通过数值模拟说明了本文提出的成像理论和基线结构方案具有可行性.     

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。     

综合孔径微波辐射计信道误差分析与标定

本文首先建立了综合孔径微波辐射计的信道模型,在此基础上分析了信道的幅度相位不平衡以及信道间串扰对反演亮温的影响,并给出了系统仿真结果.本文还提出了一种新的系统定标方案,与传统定标方法相比,该方法可以非常方便的获取高精度的系统调制G矩阵用于亮温反演.     

综合孔径辐射计阵列中天线位置误差模型

在综合孔径可见度函数模型的基础上,推导了天线位置误差对可见度函数的影响。以一种交错Y形阵列为例对天线位置误差进行了分类研究,并针对其无法单独被校正的特性,采用了一种需利用外部辅助源的整体校正方法对其进行了校正仿真。仿真结果表明了这种方法的有效性。     

CGLS 算法在综合孔径微波辐射计中的应用

高效的反演成像算法是综合孔径微波辐射计的关键技术之一。由于综合孔径微波辐射计反演成像在数学上是病态的反问题,所以需要进行正则化处理以克服其病态特性而获得稳定的解。与直接正则化方法相比,共轭梯度最小二乘(Conjugate Gradients Least Squares, CGLS)迭代法具有无须明确正则化参数、无须对传递矩阵求逆等优点。提出将共轭梯度最小二乘法应用于综合孔径辐射计成像中,并基于全极化干涉式微波辐射计(Full Polarization Interferometric Radiometer, FPIR)系统,比较了其与经典的最小范数正则化的性能。仿真结果表明:与最小范数正则化相比,CGLS 正则化算法能有效降低FPIR 系统图像反演误差,以获取高精确度的观测场景的亮温分布满足FPIR 系统探测海面风场、海表面盐度和土壤湿度等应用需求。     

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。     

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.     

镜面反射综合孔径近场成像及其成像分辨率研究

镜面反射综合孔径成像技术是一种通过非相干探测实现综合孔径成像的方法,利用功率探测获得余弦可视度函数,进而通过反演算法获得目标场景亮温图像。文中对镜面反射综合孔径成像方法的近场成像及其成像分辨率进行了理论研究,并通过点源成像实验对理论分析结果进行了实验验证,实验测得的成像角度分别为16.07°、18.48°、23.73°和27.47°,对应的成像分辨率分别为0.95°、0.98°、1.00°和1.04°,实验结果和理论计算结果相符,表明了镜面反射综合孔径成像技术在近场成像领域应用的有效性和优越性。