基于稀疏成份分析的逆合成孔径雷达成像技术

根据小角度条件下的逆合成孔径雷达观测模型,利用稀疏成份分析方法给出了基于FFT的二维联合超分辨算法和二维解耦超分辨成像算法.该算法能从补偿后的较低分辨率测量数据中获得更高分辨率的ISAR图像,提高图像的清晰度,凸现目标的特征结构,有利于目标识别.同时,二维解耦算法能与运动补偿过程相结合,以提高补偿精度.针对典型空间目标的成像结果表明,基于FFT的二维联合算法获得的图像较为干净,目标背景对比度高;二维解耦算法运算速度更快.算法能满足实时或准实时成像的要求.     

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.     

一种机载/弹载阵列雷达前视超分辨成像算法

针对机载/弹载雷达前视成像过程中方位分辨率急剧下降的问题,提出了一种基于超分辨技术的阵列雷达前视成像算法。该算法通过对接收的各通道回波数据进行样本协方差估计,并对该协方差进行修正及空间平滑等处理,随后采用改进的多重信号分类(MUSIC)算法估计空间谱,再根据系统参数将谱曲线进行累积,最终获得雷达前视图像。仿真及实测数据处理结果表明,该算法能有效提高雷达前视方向成像的方位分辨率,实现机载/弹载雷达前视超分辨成像。     

基于层析投影算法的空间旋转目标窄带雷达成像

窄带雷达受发射波形的带宽限制,距离向分辨率低,通常应用于目标检测、跟踪以及运动参数的提取.对于空间旋转类目标,窄带雷达通过对目标长时间照射,利用层析投影算法,可以实现目标散射点二维分辨.这种成像方法降低了对雷达宽带的限制,在成像体制上具有优势.本文首先阐述了基于层析投影算法的窄带雷达空间目标成像机理,推导得到窄带成像算法的分辨率,给出了散射点目标的成像试验结果,从理论和实验两方面验证了特征散射点较少的空间目标窄带成像的可行性.     

基于散射中心模型的雷达目标成像研究

雷达目标数据是验证和评估各种算法的基础,数据仿真由于不受条件和环境制约,是获取数据的重要途径,开展数据仿真研究具有重要的现实意义。研究了一种基于多散射中心模型的目标成像方法,仿真获得了坦克目标的一维距离像和二维SAR像,针对传统成像方法分辨率低的问题,将基于最小二乘—旋转不变技术的参数估计技术应用于雷达目标一、二维成像中,大大改善了雷达图像的分辨率和成像质量。     

无源毫米波成像图像空间重构超分辨算法

为了增强无源毫米波图像的分辨率,提出了一种图像空间重构(ISRA)频域校正超分辨算法.使用Wiener滤波复原算法恢复图像通带内的频谱分量,运用IS-RA算法实现频谱外推,通过一种频域校正算法,用Wiener滤波器恢复的频谱代替通带内的频谱,保证图像的低频分量不被破坏.为了验证新算法的有效性,针对合成图像和由91.5 GHz单通道辐射计进行二维机械扫描获取的手枪图像完成了两个实验.实验结果表明:新算法改善了收敛速度,增强了图像的分辨率,同时能够有效地减轻恢复图像中的振铃波纹,有利于无源毫米波成像超分辨的实现.     

基于荧光随机涨落的超分辨显微成像

基于荧光随机涨落的超分辨显微成像技术具有成像速度快、空间分辨率高、系统成本低和光毒性小的成像优势,在对生物亚细胞结构及其动态运动过程的成像和监测中具有广阔的应用前景。近年来,基于荧光发射的间歇性,发展出多种图像重建算法实现荧光涨落超分辨成像,在无须对传统的荧光显微镜做任何硬件改造的情况下,显著提升了光学成像的空间分辨率,实现了突破光学衍射极限的超分辨成像。从重建算法、成像速度、分辨率提升和图像重建质量等方面,对比分析不同类型荧光涨落超分辨方法的差异和适用范围,为生命科学研究人员针对特定的生物学问题选择最佳的超分辨方法提供参考依据。     

基于TPF-ESPRIT的雷达超分辨成像方法研究

超分辨雷达成像方法不受瑞利限的限制,可以极大地提高雷达距离维分辨率,利于目标识别。针对传统方法不具有频率选择性,研究了一种基于时域预滤波旋转不变参数估计技术(ESPRIT:Estimation of Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques)的超分辨谱估计新方法,并成功应用于雷达距离维成像中。该算法把具有频率选择性的时域预滤波器和拓展旋转不变参数估计技术相结合。首先对雷达信号进行粗谱分析,获得信号频率分布的先验信息,然后针对性地设计频率选择时域滤波器对原始回波进行预处理,提高ESPRIT方法在目标信号所处频段的谱估计精度,改善距离维成像质量。仿真实验和暗室数据成像结果表明该方法具有频率选择特性和更好的频谱估计精度。      

微波光子SAR最优子带融合的全分辨伪彩图生成方法

微波光子(MWP)雷达是一种通过光子器件对传统微波雷达硬件架构进行改进的新型雷达系统。借助光子器件卓越的物理特性,MWP雷达能够发射超宽带、高线性度的高质量线性调频信号,从而实现对目标的超高分辨率探测与成像。在目标成像与探测过程中,不同结构和特性的目标区域对不同频率信号的响应存在差异。因此,微波光子雷达具备通过散射差异生成伪彩图像的潜力,从而进一步提升微波光子合成孔径雷达(MWP-SAR)的信息获取能力。传统的遥感技术生成的伪彩图像分辨率较低,无法达到厘米级的分辨。因此,该文提出了一种在保证MWP-SAR高分辨率的前提下合成伪彩图像的方法。该算法首先建立了最优子带回波搜索模型,随后采用最优子带搜索算法对超宽带回波进行处理,以获取散射特性相差最大的子带回波通道。再对多子带差异图像进行色彩合成,通过这一处理步骤,能够生成对目标散射特性最佳描述的伪彩图像。同时,为了确保MWP-SAR的分辨率不受到损失,建立了一个融合模型,将全分辨率的SAR图像与多子带图像相融合,以维持伪彩图像的高分辨率。最终,通过实测的机载MWP-SAR数据成功地合成了全分辨率的伪彩色图像,从而验证了该算法的有效性。该算法...     

雷达目标三维成像算法研究

逆合成孔径雷达三维成像技术可有效揭示雷达目标散射源的空间分布;相比于传统的距离向和方位向二维成像,三维成像又增加了俯仰向的分辨能力,可以识别雷达目标高度方向的散射源分布情况。从雷达目标回波信号分析出发,探讨了三维成像的基本公式及算法。距离向分辨采用传统的FFT(快速傅里叶变换)实现,方位向和俯仰向分辨运用卷积反投影算法实现。讨论了两种实现方位向和俯仰向成像的投影插值算法,即二维投影插值法和直接投影法,与传统的二维投影插值算法比较,直接投影法具有计算速度快和计算精度高的优点。     

Experimental 0.22 THz Stepped Frequency Radar System for ISAR Imaging

High resolution inverse synthetic aperture radar (ISAR) imaging is demonstrated by using a 0.22 THz stepped-frequency (SF) imaging radar system. The synthesis bandwidth of the terahertz (THz) SF radar is 12 GHz, which are beneficial for high resolution imaging. The resolution of ISAR image can reach centimeter-scale with the use of Range-Doppler algorithm (RDA). Results indicate that high resolution ISAR imaging is realized by using 0.22THz SF radar coupled with turntable scanning, which can provide foundations for further research on high-resolution radar image in the THz band.     

机载视频合成孔径雷达成像技术研究

机载视频合成孔径雷达(ViSAR)工作在太赫兹波段,具有5 Hz以上的无孔径交叠成像帧率。其采用一发四收系统架构,具备合成孔径雷达(SAR)成像、地面动目标检测(GMTI)和干涉合成孔径雷达(InSAR)测高等功能,兼具光学传感器成像速度快以及微波雷达环境与气候适应性好等优势。论文介绍了机载视频合成孔径雷达研究进展,实验表明,其成像分辨率优于0.2 m,合成孔径时间可缩短至0.2 s。利用阴影信息可以对运动目标(如卡车等)进行检测,结合传统的GMTI与InSAR技术,实现对复杂运动目标的成像、跟踪和定位。     

ISAR机动目标联合高分辨成像和参数估计

在逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar, ISAR）成像中,目标的机动特性会引入高阶相位调制,从而增加在低信噪比下成像聚焦和定标的难度。为了解决此问题,本文提出了一种联合成像和目标参数估计的算法,能够实现良好的聚焦成像和精确的图像定标处理。考虑目标转动加加速度,建立高机动性目标信号模型。针对目标转动参数和转动中心位置未知,利用最小熵方法进行联合目标成像和转动参数估计。同时,利用估计转动参数实现图像方位定标,以提取目标二维几何特征。相比传统成像算法（如时频类方法）,本文方法能够获得全孔径成像分辨率,并且在低信噪比下取得较好的成像质量。最后,通过实验分析验证了本文算法的有效性。      

基于聚合型涡旋电磁波束的三维SAR成像

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)能够突破天线孔径对分辨率的限制,因而得到了广泛应用. 本文提出了一种基于聚合型涡旋电磁波束的三维SAR成像方法,通过设计合适的成像几何构型,利用涡旋电磁波的相位特性实现对高度维的分辨,并推导得到高度维分辨率与模式数及雷达参数之间的关系. 考虑到回波信号中引入的涡旋相位项,对后向投影算法进行改进,实现对观测区域的三维成像,并引入稀疏重构算法减少对模式数的需求. 仿真结果表明,利用多模式聚合型涡旋电磁波束能够对分布在不同高度的目标进行准确重构,利用稀疏重构算法能够用少数模式实现高分辨三维成像. 本文提出的方法为新体制雷达成像研究提供了一定的参考.     

逆合成孔径成像激光雷达成像算法

逆合成孔径成像激光雷达是一种能实现运动目标超高分辨实时成像的雷达,它在发射激光信号的基础上,运用逆合成孔径原理对目标进行成像。但激光信号具有极高载频、超大带宽和极短波长的特性,传统的距离-多普勒算法不再适用。在对回波信号特征进行分析的基础上,利用重排维格纳分布和Hough变换对光外差探测后的信号进行时频分析以估计目标的运动速度,构造有效的补偿因子,完成了对回波信号的精确运动补偿,并进一步采用Keystone变换完成对目标散射点的越距离单元徙动校正,实现了对目标的高分辨二维成像。仿真实验验证了成像算法的有效性,并通过与微波波段逆合成孔径雷达的比较,证明了逆合成孔径成像激光雷达可实现对运动目标更快速、更高分辨的成像。     

利用线性Bregman迭代的ISAR高分辨成像

为获得ISAR方位向高分辨成像性能,基于压缩感知理论,提出了一种具有方位向高分辨能力的算法。该算法基于线性Bregman迭代(LBI)实现ISAR方位向高分辨。首先将重构精度高的LBI推广到复数域;然后进行了算法的理论分析,与正交匹配追踪算法对比分析了LBI算法的有效性以及稀疏度和采样率对重构精度的影响,仿真结果表明推广到复数域后的LBI能够有效实现复数稀疏信号的重构,验证了算法的优越性;最后将算法运用于ISAR方位向成像。仿真结果验证了LBI算法可明显提高ISAR方位向分辨率。     

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。     

超高分辨大测绘带星载MIMO-SAR成像

星载多发多收合成孔径雷达(MIMO-SAR)可以解决方位向高分辨和大测绘带之间的矛盾.为了在扩大测绘带宽度的基础上进一步实现距离向超高分辨,首先选用正交频分线性调频信号( OFD-LFM)作为发射信号形式,对MIMO-SAR的发射体制进行了初步设计;然后针对大带宽、宽测绘带对成像算法的限制,选用精确度高的距离徙动算法(RMA)对回波数据进行处理,给出了结合空频域带宽合成的RMA成像流程,相比时域带宽合成方法,在确保成像精确性的同时,文中的成像流程计算步骤更少,运算量更低,大大提高了计算效率.     

弹载合成孔径雷达制导技术发展综述

弹载合成孔径雷达制导技术是合成孔径雷达(SAR)技术和精确制导技术相结合的一个高新科技,是提高精确打击目标的重要方法.文中介绍了国外SAR制导技术的最新发展,如调频连续波、单脉冲三维成像、多模复合制导雷达技术的应用,指出高速图像处理、高效算法及轻型低功耗等是未来精确制导技术的发展重点;综合分析了在研发SAR制导技术的工作中需要解决多项成像技术内容,最后指出为适应精确制导武器性能的不断提高,弹载SAR制导技术需要注意修正和完善之处,以提高对要害部位的打击.