稀疏微波成像提升雷达性能

正由于提出了稀疏微波成像的概念、攻克了相关核心技术,并研制成功全球首部稀疏微波成像雷达样机,开展了原理性验证实验,证明了新理论与新技术的正确性与有效性,笔者因此获得了陈嘉庚科学奖。那么,微波成像的原理是什么?稀疏微波成像与传统方法相比,又有什么独特性与优越性?     

圆周合成孔径雷达投影共焦三维成像算法

针对圆周合成孔径雷达成像模式下应用共焦三维成像算法成像效率低的问题,提出了投影共焦三维成像算法.该算法利用圆周合成孔径雷达成像模式下成像区域较小时高度向与水平面相对较弱的耦舍性,将共焦三维成像算法中的三维空变滤波转化为水平面内的二雏空变滤波和高度向时域平移,从而化三维成像的三雏处理为二维处理,以提高算法的成像效率.通过引进天线远场条件作为成像区域较小的判定标准,定量分析了算法的适用条件.仿真结果验证了该算法较高的成像效率及算法适用条件的有效性.     

基于L_(1/2)正则化理论的稀疏雷达成像

稀疏雷达成像旨在远低于奈奎斯特率采样下对稀疏场景实施高分辨率微波成像.本文概述作者在解决这一问题上的系统探索与创新实践.核心贡献包括:提出L_(1/2)正则化理论作为新的稀疏雷达成像理论,提出不直接基于雷达观测而基于雷达回波模拟算子重构的稀疏雷达成像新模型,提出以3D相变图分析为依据的稀疏雷达成像系统设计方法等.根据新的理论、模型和设计方法,研制了首部稀疏雷达原理样机并开展了机载实验.实验验证了所提新理论、新模型与新方法的正确性和可行性,展示广阔应用前景.     

矩阵条件数在机载InSAR参数定标中的应用

机载干涉合成孔径雷达参数定标中,敏感度方程的应用普遍。定标参数的精度取决于敏感度矩阵的条件数。利用条件数在线性方程组求解中的应用,优化了机载InSAR定标性能。针对机载InSAR定标方程中的敏感度矩阵,基于矩阵最小条件数理论,提出了定标参数组合方案和地面控制点布放方案。实验采用真实干涉合成孔径雷达数据,结果验证了方法的有效性。     

基于L1&TV正则化的低过采样Staggered SAR成像方法

高分辨率宽测绘带(high-resolution and wide-swath, HRWS)成像是星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)发展的重要趋势。Staggered SAR通过改变脉冲重复频率(pulse repetition frequency, PRF)将盲区分散在整个成像带内，可以将距离向幅宽扩展为传统体制的数倍。针对变PRF模式存在的非均匀采样和回波数据丢失问题，提出了一种基于L₁&TV正则化的低过采样Staggered SAR成像方法。所提方法可以在不恢复丢失数据的情况下实现方位模糊抑制，并且在稀疏重构模型中引入TV正则化项，从而实现分布式目标的精确重构。仿真和实际数据实验验证了所提方法的有效性。     

基于回波数据的机载双天线InSAR运动补偿

基于定位定向系统(position and orientation system,POS)测量数据实现补偿不适用于基线非刚性的系统,因而研究了基于回波数据的干涉相位误差补偿方法——频谱分割方法,分析了干涉相位误差与载机姿态变化造成的斜距误差之间的关系,阐明了算法原理及适用条件.分析了算法的关键参数对补偿精度的影响,提出定量化的选取标准.基于相位误差随距离向变化的模型,改善了算法精度,给出了算法流程.最后利用该算法处理了实际机载双天线InSAR数据,结果表明该方法具有较高的精度,可以在缺乏测量数据的情况下完成干涉相位误差补偿.     

基于顺轨-交轨InSAR技术的运动舰船目标三维成像

利用顺轨和交轨干涉SAR技术,研究了海面运动舰船目标三维成像问题.完整地介绍了距离徙动校正和二维图像配准方法,提出了将时频分析成像方法和干涉技术相结合的处理思路,利用时频分析方法可以获得三个天线在任意方位时间tk处的目标图像,将任意方位时刻tk处的二维复图像进行干涉处理,由干涉相位计算运动目标散射点的三维空间坐标,实现运动舰船目标三维成像.运动舰船目标的三维图像仿真处理结果,表明了该方法的有效性.     

中国微波遥感发展的新阶段新任务

在回顾和总结国际微波遥感发展40余年和中国微波遥感发展30余年的基础上,着重分析中国微波遥感技术发展现状,分析了中国在未来几十年对微波遥感发展的广泛要求。文章提出适应这些需求并进一步提高微波遥感发展水平的若干战略设想和一些值得重视研究的前沿技术领域,指出了当前我国在发展微波遥感中值得重视的几个问题。     

带限条件下雷达信号的超分辨处理方法

雷达的距离分辨率与发射信号的带宽成反比 ,要获得大的距离分辨率 ,必须发射宽带雷达信号。事实上 ,在雷达发射波形设计时 ,考虑到雷达的总体性能指标和工程上的可实现性 ,发射信号带宽是受限的。如何在有限带宽情况下提高距离分辨率是一个值得解决的技术难题。针对脉间频率步进雷达回波信号的特性 ,采用MUSIC(multiplesignalclassification)算法 ,实现了带限条件下雷达信号的超分辨处理 ,进一步提高了脉间频率步进雷达的距离分辨率。仿真实验证明了结果的正确性。     

机载SAR的地面运动目标成像处理

基于先进的高分辨率机载SAR数据,研究了地面单个和多个运动目标的高分辨率成像问题。利用频域滤波法将地面运动目标信号从杂波中分离出来,在距离频率-方位时间域进行距离走动和距离弯曲校正,并在距离-多普勒域完成运动目标成像。PGA方法被用来对单个运动目标作进一步的聚焦处理。在多目标环境下,提出一种改进的距离弯曲校正方法,并利用时频分析方法有效地解决了多个地面运动目标的成像问题。给出了SAR实际数据成像处理结果。