基于低秩汉克尔矩阵重构技术的星载间断调频连续波SAR成像方法

间断调频连续波(IFMCW)合成孔径雷达(SAR)是一种新型的集轻量化、低成本和低功耗于一体的新型SAR系统。该系统采用单根天线发射和接收信号,颠覆了传统的调频连续波(FMCW) SAR系统设计理念。在该模式下,由于发射机工作时接收机关闭,导致合成孔径中出现周期性的间隔,采用传统成像算法进行成像,在聚焦SAR图像中将会出现周期性的虚假目标。为了有效地抑制虚假目标,该文基于子孔径回波数据,提出一种新的成像算法,即基于子孔径投影的低秩汉克尔矩阵重构技术(LHRTSP)。实验结果表明与现有方法相比,所提方法对虚假目标的抑制效果更佳,验证了所提方法的有效性。     

基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像方法

弧形阵列合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种新型的针对广域观测的阵列成像雷达,其具有观测范围广,分辨率高等特点。由于其回波信号方位向等角度间隔采样,目标精确的二维频 谱难以有效推导,并且已有的线性阵列成像算法不再适用。针对上述问题,本文提出了一种基于斜距高阶近似的弧形阵列SAR成像处理方法,该方法首先对斜距模型进行高阶近似,然后推导了雷达回波信号的二维频谱,之后在二维频域补偿距离徙动及距离方位的耦合,最终得到聚焦图像。点阵目标的仿真结果验证了该成像方法的有效性。      

稀疏孔径和大转角下ISAR对目标转动的估计

逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar，ISAR）对非合作目标做成像时图像质量依赖于对目标运动参数的准确估计.针对在稀疏孔径和非均匀转动条件下现存的参数估计方法计算量过大或者方法适用条件不满足，提出了一种基于神经网络的参数估计方法.此方法以成像问题的模型知识指导数据的生成过程，然后训练通用的神经网络，最终实现将数据中隐含的知识转化为转动估计器.从仿真实验结果来看，所得到的网络对满足一定信噪比要求的回波数据可以提供较准确的估计，所得参数可以帮助成像算法提高聚焦效果，大量的样例表明网络可以部分学习到回波与转动之间的关系.     

一种基于回波相关的无源合成孔径雷达成像方法

利用机会照射源的无源雷达因为可以解决频带拥挤和具有良好的电子对抗性能,是雷达领域的一个研究热点。鉴于大多数机会照射源发射窄带或超窄带的连续波信号,该文研究采用窄带连续波信号的无源合成孔径雷达(SAR)成像。通过不同接收机回波之间进行相关,建立成像的数据模型,并给出一种滤波反投影(FBP)成像算法,详细分析了影响该成像方法分辨率的因素。通过仿真实验,验证了基于回波相关和FBP的无源SAR成像方法。该方法无需发射机位置信息,适用于任意载机飞行轨迹。     

GEO SAR中精确的面目标回波仿真方法

地球同步轨道合成孔径雷达（Geosynchronous synthetic aperture radar,GEO SAR）具有重返周期短、驻留时间长、观测范围广等优点,在陆地测绘与自然灾害检测等方面有巨大的应用价值,吸引了众多国内外研究学者的兴趣。现在尚未有可用的GEO SAR实测数据,许多提出的成像算法都是以点目标作为验证对象,而在面目标中未必有很好的适用性,并且在将来的观测场景中,研究对象都是面目标。因此,在GEO SAR系统下对于面目标的回波进行仿真,显得很有必要。以点目标回波仿真形式作为基 础,针对GEO SAR中数据量大、仿真效率低这一问题,本文提出一种通过插值快速构造场景的方法,并且在回波仿真中考虑了“停-走-停”误差以及方位向窗函数准确设计这两个问题,以确保回波仿真贴切实际情况。还提出两种目标散射强度设计方法,最后通过成像验证回波仿真的正确性。      

圆周SAR子孔径频域成像处理方法研究

圆周合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,CSAR)因具有超高分辨率、三维成像能力、全方位信息获取等优势已经成为雷达领域的研究热点.在实际应用中,场景中目标通常仅在较小观测角度内具有近似恒定的散射特性.为此本文提出了一种基于子孔径划分的CSAR频域成像处理方法,该方法相比于时域成像处理具有更高的处理效率.文中给出了CSAR回波的频谱表达形式并深入分析了其特性;提出了CSAR子孔径频域成像处理的基本流程,理论上详细论证了文中所提算法的可行性.最后仿真试验证实了文中所提信号模型及成像处理流程的正确性.     

双基SAR在地面运动目标检测中的应用

介绍了一种新的卫星发射、气球(浮空器)接收的BSAR/GMTI系统-星球双基地雷达。BSAR雷达由于发射、接收分置,相对于普通的单基雷达,具有获取信息丰富、作用距离远、安全性高、抗干扰能力强和抗截获性能好等突出优点。将星球双基地系统与单基地系统进行比较,分析了星球双基地系统的模型及其GMTI的能力,并给出了一个基于星球双基地雷达系统的SATP方法,并仿真验证了此方法的有效性。     

Automatic aircraft landing using interferometric inverse syntheticaperture radar imaging

This paper presents an interferometric processing of an aircraft's monostatic and bistatic inverse synthetic aperture radar (ISAR) signatures for automatic landing. The aircraft's squint angle in this ISAR imaging problem is near 90 degrees . We show that this extreme squint angle does not pose any problem for the ISAR Fourier-based (wavefront) reconstruction algorithm. In fact, the aircraft can be imaged accurately, and without any erroneous shifts in the cross-range domain, within the imposed theoretical resolution. Moreover, the algorithm is accurate enough such that one can utilize the phase of the ISAR monostatic and bistatic measurements for interferometric processing. The resultant interferometric ISAR image is used to detect undesirable rotations in the aircraft's orientation.     

Japanese Earth Resources Satellite-1 synthetic aperture radar

The spaceborne synthetic aperture radar (SAR) to be launched on the Japanese Earth Resources Satellite-1 is described. The SAR is operated in the L-band. The mission is mainly dedicated to geological applications. The ground resolution of the processed image is designed as 18 m and the off-nadir angle required to meet geological applications is 35°. The design and performance of the key system parameters are discussed, along with the reasons for choosing such design parameters. The antenna is a thin-flat-foldable configuration that has a 11.9-m by 2.2-m aperture when extended in orbit. The transmitter, receiver, and signal processor are all of the solid-state type to achieve high reliability of operation. They transmit an 1100-W peak (minimum) chirp pulse and receive the return echos and process the echo signals into in-phase and quadrature data streams     

相控阵超声成像补偿聚焦技术

针对相控阵成像中因为聚焦深度唯一且不能改变而导致成像失真问题,提出改进方法,提高相控阵检测成像质量。在用单个换能器单元轮流发射声波,全孔径单元接收的收发超声方式得到基础数据组的基础上,在数据处理中重构出发射聚焦和接收聚焦。提出在重构过程中运用动态聚焦补偿技术,使各个深度都聚焦。该文给出重构发射和接收聚焦点及动态聚焦补偿的理论基础,补偿点的计算方法,补偿电路的具体实现。从仿真结果可看出成像效果比传统单点聚焦相控阵有显著提高。提出的相控阵动态深度补偿技术改善了成像质量,物理实现电路简单且具有实用价值。     

CMOS chip for invasive ultrasound imaging

A very small transmit/receiver chip has been developed for use in an arterial ultrasonic imaging system. In this technique, a solid-state ultrasonic imaging head placed within a small medical catheter is used to provide high quality 360° images of arteries as small as 2 mm in diameter. Novel design and packaging techniques have been used to allow four easily testable 0.86 mm×1.65 mm mixed-signal CMOS die to be placed on a multichip carrier within this 1.83 mm diameter imaging probe. Each chip contains interface circuitry for sixteen transducers including 20 MHz transmit pulsers and receive current amplifiers with approximately 1.3 pA/rt-Hz equivalent input noise performance. The techniques described here are generally applicable to any probe or device with extreme size and performance requirements     

Efficient and accurate method for calculating and representingpower density in the near zone of microwave antennas

A method for computing and exhibiting Fresnel-region fields radiated by microwave antennas that uses plane-wave scattering matrix analysis is presented. Near-fields are calculated by numerically integrating the complex far-field antenna pattern. The predicted near fields are exhibited as relative power density contours lying in a longitudinal plane bisecting the antenna's aperture. With spatial-coordinate scaling, each set of contours becomes a function of the relative aperture distribution and the electrical size of the antenna. If the electrical diameter is much larger than any normalized transverse coordinate of interest, the contour set becomes invariant with respect to antenna size. The coordinate normalization can produce contours applicable to any antenna with the same relative aperture distribution, regardless of antenna size     

一种全计算波束形成的数字阵列雷达

介绍一种全数字阵列雷达——综合脉冲孔径雷达,雷达采用收发全数字波束形成。发射时,每个发射单元采用直接产生正交编码波形,从而波形在空间不相干叠加形成聚集波束;接收时,单元接收信号通过一匹配滤波器组,其中每个匹配滤波器对应一路发射信号,由于每个发射和接收单元的空间位置准确已知,从而可以对匹配滤波器组的输出信号进行调相并相加,同时形成多个指向的发射波束。     

Efficient ultrasonic synthetic aperture imaging

Synthetic aperture imaging employing a single active array channel in data acquisition, enables low cost systems to be realised, but produces poor image quality. An investigation is presented into a new synthetic aperture system which uses a single active transmit element and two active receive elements to carry out data acquisition. This approach improves the image quality by suppressing the grating and sidelobes, while preserving the simplicity of the front-end hardware     

分裂孔径发射阵列接收BP算法方位分辨率分析

方位向上的合成孔径可通过接收天线阵列各单元顺序接收来实现,因此研究合理有效的天线配置方式和工作模式具有重要意义.本文基于固定孔径BP成像模型,推导了单发射天线配置和分裂孔径发射配置下方位分辨率的计算公式,从理论上证明了后者比前者的方位分辨率提高了一倍,具有与传统单站SAR相近的方位分辨率.理论计算和仿真结果的一致性验证了所提出的方位分辨率估算方法的正确性,可为天线配置的选择及设计提供理论依据.     

压缩感知机动目标ISAR成像新方法

基于Fourier基的压缩感知（Compressed Sensing,CS）算法已被成功应用于平稳运动目标的逆合成孔径雷达（Inversed Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像。但由于建模时对ISAR回波方位相位高次项的忽略,Fourier基矩阵对机动目标回波数据方位信息的稀疏表示失效,导致对机动目标的成像在方位向模糊。鉴于时频分析技术良好的时频局部化特性,将其引入到雷达回波方位向分析中,以改进用于表示雷达回波数据的稀疏基,实现对选定时间切片内回波数据多普勒频率的稀疏表示。改进后的基矩阵在通过CS技术解析回波在时间切片内方位信息的同时,又保证了利用有限数据成像的分辨率。与基于Fourier基CS成像等现有方法相比较,新方法在方位向的成像质量上有较大改进。仿真实验验证了算法的有效性。     

一种改进的GEO SAR回波仿真方法

地球同步轨道合成孔径雷达（Geosynchronous Earth Orbit SAR，GEO SAR）是近几年来SAR领域的研究热点。GEO SAR轨道高度达到35786km，作用距离远、覆盖范围大，使得传统低轨星载SAR的回波仿真方法不再适用，例如双程斜距计算方法、姿态导引方法、地面目标布设方法等都需要改进。回波仿真是SAR成像处理的一个重要环节，在吸收现有研究成果的基础上，提出了一种改进的GEO SAR回波仿真方法，考虑了不同的轨道构型，在椭球地球表面布设点阵目标，更符合实际情况。通过回波仿真和成像验证了所提方法的有效性。     

一种多体制兼容的微波成像新技术

虚拟透镜成像技术是一种可以兼顾远、中、近不同距离的成像新技术,但该技术是在被动成像的基础上发展起来的,适用于被动成像、半主动成像以及常规相控阵成像。在主动全息成像以及合成孔径成像系统中,由于天线单元依次工作并收发信号,目标回波信号具有不同的传播路径和相位延迟特性,因而不能直接采用虚拟透镜成像技术。文中对虚拟透镜成像技术进行扩展,针对主动全息成像和合成孔径成像的特点,引入了阵列属性参数,将其与信号传播路径和相位延迟特性进行关联,建立了一种多体制兼容的成像快速算法统一架构,并对相位加权算法进行了优化。所提出的新算法适用范围更广泛,且相位加权算法简洁易实现。最后进行了成像验证,实验及仿真结果证实了新算法的有效性。     

含旋转部件的动态目标ISAR成像及微多普勒特征提取

含旋转部件的动态目标ISAR成像中,受旋转部件微多普勒调制影响,导致目标成像质量下降,给目标识别带来巨大困难.抑制或消除旋转部件回波是处理带有旋转部件目标ISAR成像的重要内容.现有的算法在处理旋转部件时采用了单个旋转点的假设,虽然取得了较好的效果,但是对实测数据分离效果不明显.为此,本文基于含旋转部件目标主体和旋转部...     

非均匀转动空间目标天基逆合成孔径激光雷达成像

由于没有大气的影响,天基逆合成孔径激光雷达(ISAL)可在远距离上获取空间目标的高分辨率图像,因此具有重要的应用前景。建立了空间目标天基ISAL成像的方位向回波信号模型,在目标非均匀转动二阶近似下,即匀加速转动时,ISAL方位向回波信号可近似为调频斜率和起始频率各异的多分量线性调频(MLFM)信号,采用传统的FFT方法难以实现方位图像聚焦。提出了一种基于Radon-Wigner变换的方位快速成像算法,利用Radon-Wigner变换并结合逐次消去法,在每个距离单元对回波中的MLFM信号由强至弱逐个进行估计,将估计获取的峰值点直接提取并线性叠加,即得到该距离单元的方位像。通过对所有距离单元进行上述处理,即可获得二维ISAL图像。由于该方法在估计出MLFM信号后无需再进行瞬时多普勒成像处理,因此减少了处理流程,算法效率大幅提高。仿真试验表明,相比传统的距离瞬时多普勒成像算法,该算法平均处理时间从222.66 s降低至23.51 s,在低信噪比情况下图像中目标轮廓更显著,更易于检测识别。