毫米波合成孔径辐射计末制导技术研究

针对弹上空间小且毫米波器件成本高,提出了把近程毫米波合成孔径辐射计被动成像技术应用于寻的末制导,并给出一种高性能制导系统。该系统采用二维最小冗余线性阵列天线,由7个接收阵元组成,可获得分辨率为6×6的像,大大节约了弹上资源和成本。同时引入了四阶累积量成像算法,不仅可以扩展孔径,而且使系统具有良好的抗噪能力。合成孔径辐射计可以即时成像,不需要扫描,满足制导的实时性要求。通过仿真表明,该系统在近距离时具有良好的探测性能。     

毫米波辐射计目标检测仿真研究

毫米波辐射计是一种典型的无源微波探测系统,在遥感和制导中获得了广泛的应用。利用仿真软件对目标进行先期模拟检测是一种有效和经济的方法,本文着重介绍了毫米波辐射计目标检测仿真软件的建模思想和系统设计方案。根据毫米波辐射计的工作程序和运行环境,提出了目标检测仿真软件的设计方案并开发出相应的仿真软件。该仿真软件准确模拟了辐射计的运行状态、结构参数和工作环境,输出结果有利于硬件系统改进和优化。     

毫米波合成孔径成像辐射计

合成孔径辐射计应用于空间被动遥感,成功地解决了机载大尺寸天线的制作安装困难。本文首次提出把毫米波技术与合成孔径辐射计技术相结合应用于武器制导系统,并在介绍干涉法合成孔径技术的基础上给出了一套毫米波合成孔径辐射计成像系统的方案。同时对图像重建算法做了深入探讨。     

基于数据融合的分布式综合孔径微波辐射高分辨率成像算法

为了解决大型综合孔径微波辐射计系统随着分辨率需求的提高, 天线规模和系统复杂度随之增加的难题, 提出了一种基于数据融合的分布式综合孔径微波辐射计成像算法。首先建立了数据融合模型, 其次详细地介绍了数据融合算法, 最后开展了地面验证实验, 并对实验结果进行处理。理论和实验结果均表明: 该数据融合算法是可行的, 能有效提高系统图像的分辨率; 同时为后续被动微波遥感从数据维角度提高空间分辨率提供了一种新的解决方法。     

装甲目标3 mm波段辐射亮温的平缓解

毫米波辐射计的无源被动探测技术具有很强的隐蔽性和很好的抗干扰性能,因此被应用于反装甲导弹和灵巧弹寻的制导等领域。为从测得的天线温变数据或天线温度分布函数中反演出目标的亮温分布,以有效地探测与识别目标,必须采用适应的反演方法得到尽可能好的反演解或与精确值相近的近似解。从样条空间出发给出了毫米波目标辐射亮温的平缓解,即一阶微分内积最小的解,并将其应用于毫米波辐射探测中。     

超综合孔径辐射计系统研究

分析了已有的超综合孔径分辨率表达式的不足之处,提出了更准确的空间分辨率表达式。首先将最小冗余线性阵列应用于超综合孔径天线系统,增加了超综合孔径天线系统的小基线部分,在空间频率覆盖方面表现为扩大了系统对低频部分的覆盖,从而达到抑制旁瓣,改善成像效果的目的。最后,通过仿真实验证明了改进的超综合孔径系统的性能相比于原始超综合孔径系统有很大的提高,主要表现在：一是天线阵列方面,阵列因子的旁瓣更低,主瓣更窄;二是成像方面,点源成像效果更好。     

主动毫米波辐射计反空中涂层隐身研究

本文探讨了主动毫米波辐射计反空中涂层隐身目标的方法。分析了空中目标引入的辐射计天线温度信杂比,并利用美国１９７６年的标准大气模型［２］和Ｌｉｅｂｅ大气吸收模型（１９８５）［３］模拟了噪声源在发射不同功率情况下的天线温度信杂比。结果表明对雷达隐身的几十公里距离的空中涂层目标,对主动毫米波辐射计不再隐身。     

毫米波一维成像雷达获取三维图像的实现方法

介绍了毫米波雷达三维成像的概念 ,对雷达成像的原理和方法进行了深入的探讨。分析了角误差信号提取的原理 ,并详细分析了毫米波雷达的数字比相的实现及角误差符号信息的提取方法。论述了如何利用和差三通道的一维距离像来获取三维图像的实现方法。给出了外场试验数据经处理后得到的距离 方位、距离 俯仰和距离 俯仰 方位三维图像。     

微波辐射计中异步量化技术的可行性分析

在微波综合孔径辐射计的数字相关处理系统中,多通道高速模数转换是关键环节。传统量化技术都采用具有同步逻辑的模数转换器,其性能优越,但消耗的系统资源相对较大,无法适应实际星载、机载等特殊环境要求。提出的异步量化技术能极大地简化系统设计,带来资源的节约,使得大规模的微波综合孔径辐射计系统可向实用方向发展。重点比较同步量化和异步量化技术在微波综合孔径辐射计中的差异,从理论上阐述异步量化技术引入的可行性,并通过Matlab建模仿真给出仿真结果验证理论分析的正确性。     

基于漏波天线的分布式微波辐射计

为了缓解传统实孔径微波辐射计中性能指标与体积、重量间的矛盾, 解决综合孔径微波辐射计中高空间分辨率以系统结构、信号处理复杂度高为代价的难题, 提出了一种基于漏波天线的分布式微波辐射计系统。首先, 介绍了系统总体方案, 包括漏波天线和接收机方案; 其次, 详细分析了系统的关键指标——角分辨率和系统灵敏度, 并介绍了定标方案; 最后, 对系统进行建模并仿真分析。结果表明, 所设计的系统结构简单、复杂度较低、信号处理简单; 通过对系统进行建模仿真, 反演出的亮温值和真实亮温值误差很小。该系统可以作为一种新型的微波辐射计系统重点发展。     

基于组稀疏的极化差分SAR层析成像方法

差分合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)层析成像通过多航过数据重建观测目标的后向散射系数和视线方向形变速率。将全极化与差分SAR层析相结合,针对城市建筑成像高程向稀疏的特点以及全极化数据反演中,信号稀疏支撑集相同的特点,提出将稀疏约束与组稀疏约束相结合的求解模型,用基于层次稀疏的阈值迭代方法进行求解。通过仿真实验和基于BioSAR 2007实测数据的半仿真实验验证,实验表明全极化差分SAR层析成像方法,重构结果相较于单极化,提高了高程向和形变速率精度,且有更好的鲁棒性,在信噪比为10 dB时,相较于单极化差分SAR层析成像方法,能更好恢复高程向信息和形变速率。     

海上舰船目标HRRP特性仿真

系统地介绍了海上舰船目标高频仿真及雷达成像的完整解决方案。对海上舰船进行高精度三维几何建模,采用步进频率信号雷达波照射,基于物理光学(physical optics, PO)双次反弹的高频方法结合增量长度绕射系数(incremental length diffraction coefficients, ILDC)理论计算了复合目标的宽带后向散射场。在频域对回波数据作离散傅里叶逆变换,得到宽带信号的时域响应,从而得到高分辨率距离像(high resolution range profiles, HRRP)和二维聚束合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像。在给出的算例中,借助射线理论分析了海上舰船目标的距离像特性及其成像机理,验证了仿真结果的准确性和有效性。     

三维微波成像中基于对比源反演的扩展方法

采用基于非线性对比源反演算法的成像方法来重建放置在微波暗室内的三维电介质目标。在成像方法中采用正则化方法和频率跳变(frequency hopping, FH)方法等扩展手段。三维实测微波数据的实验设置是多频率、多收发分置的。三维实测微波数据的重建结果验证了基于对比源反演算法的扩展成像方法在三维微波成像中应用的可行性和精确性,是一种有应用前景的解决三维微波成像问题的处理方法。     

Rate-distortion weighted SPIHT algorithm for interferometer data processing

As one of the next generation imaging spectrometers,the interferential spectrometer (IS) possesses the advantages of high throughput,multi-channel and great resolution.The data of IS are produced in the spatial domain,but optical applications are in the Fourier domain.Traditional compression methods can only protect the visual quality of interferometer data in the spatial domain but ignore the distortion in the Fourier domain.The relation between the distortion in the Fourier domain and the compression in the spatial domain is analyzed.By mathematical proof and validation with experiments,the relation between spatial and Fourier domains is discovered,and the significance in the Fourier domain is more important as optical path difference (OPD) increasing in the spatial domain.Based on this relation,a novel coding scheme is proposed,which can compress data in the spatial domain while reducing the distortion in the Fourier domain.In this scheme,the bit stream of the set partitioning in hierarchical trees (SPIHT) is truncated by adaptively lifting rate-distortion slopes according to the priorities of OPD based on rate-distortion optimization theory.Experimental results show that the proposed method can provide better protection of spectrum curves in the Fourier domain while maintaining a comparable visual quality in the spatial domain.     

Novel imaging methods of stepped frequency radar based on compressed sensing

The theory of compressed sensing (CS) provides a new chance to reduce the data acquisition time and improve the data usage factor of the stepped frequency radar system. In light of the sparsity of radar target reflectivity, two imaging methods based on CS, termed the CS-based 2D joint imaging algorithm and the CS-based 2D decoupled imaging algorithm, are proposed. These methods incorporate the coherent mixing operation into the sparse dictionary, and take random measurements in both range and azimuth directions to get high resolution radar images, thus can remarkably reduce the data rate and simplify the hardware design of the radar system while maintaining imaging quality. Experiments from both simulated data and measured data in the anechoic chamber show that the proposed imaging methods can get more focused images than the traditional fast Fourier transform method. Wherein the joint algorithm has stronger robustness and can provide clearer inverse synthetic aperture radar images, while the decoupled algorithm is computationally more efficient but has slightly degraded imaging quality, which can be improved by increasing measurements or using a robuster recovery algorithm nevertheless.     

基于粒子群优化的稀疏分解变尺度快速算法

针对一类可分稀疏性度量函数,结合最优化理论,研究了稀疏信号重构的快速算法。稀疏分解可以看成是一个带等式约束的优化问题,首先利用惩罚函数法将其转化为无约束优化问题|然后在粒子群优化估计搜索步长的基础上,利用变尺度法寻找无约束优化问题的最优解|最后依次增大惩罚因子,直至稀疏表示系数满足分解精度的要求。该算法避免了矩阵求逆运算,且无需先验地选取惩罚因子。仿真实验验证了算法的有效性和快速性。     

离散调频-傅里叶变换及其在雷达成像中的应用

介绍了离散调频 -傅里叶变换 (DCFT) ,提出了把离散调频 -傅里叶变换应用于雷达成像的思想 ,此方法可代替傅里叶变换进行多普勒处理 ,若目标回波中有二次相位 ,则可免去对目标回波中的二次相位的运动补偿 ,得到高分辨率的雷达成像。以仿真点目标为例对此方法与直接傅里叶变换法进行了比较 ,结果表明此方法可以得到目标清楚的成像     

一种高效的宽带数字接收机及其FPGA实现

针对电子战中的宽带侦察数字信道化接收机,提出了基于短时傅里叶变换的宽带数字信道化接收机的改进方法,给出了该方法的FPGA实现。该方法采用多相滤波结构,通过先对时域抽取信号进行傅里叶变换,再对变换结果进行加权处理,从而实现宽带信号信道化。理论分析和原理样机系统验证表明,在相同的FPGA资源和时间分辨要求条件下,该方法相对传统短时傅里叶变换的信道化接收机可实现更多的信道数。     

近场单发多收合成孔径雷达成像的频域算法

提出了一种适用于单发多收合成孔径雷达成像的频域算法。该方法利用傅里叶变换将回波数据变换至波数域进行扩维,建立了波数域的补偿关系,从而在波数域实现了对波前弯曲的精确补偿,因此具有较高的成像精度,并且可以用于近场三维成像。另外,该方法采用基于快速傅里叶变换的成像结构显著提高了成像效率。理论分析和实验结果表明,与后向投影算法相比,该方法能够获得相同成像结果的同时大大降低运算量。     

基于压缩感知的稀疏无源雷达成像

当窄带外辐射源数目稀少且空间分布不均匀时,通常会在无源雷达成像中产生稀疏的无规则空间谱填充,使得传统快速逆傅里叶方法(inverse fast Fourier transform, IFFT)或极坐标方法难以获得良好的目标成像效果。针对这种空间谱填充的稀疏性和非均匀性,利用压缩感知理论在处理稀疏随机采样信号重构问题上的优势,提出了稀疏无源雷达成像方法。同时通过构造传感矩阵的互相关和积累相关函数,对目标图像的可重构性进行了分析。理论分析和仿真结果表明,对具有稀疏随机空间谱特点的无源雷达成像,本文提出的成像方法是有效的。