毫米波超综合孔径辐射计成像技术

在深入了解超综合孔径辐射计的工作原理和成像性能的基础上,首次推导了超综合孔径辐射计在近场条件下采用傅氏反演方法进行成像的基本理论,并给出了超综合孔径辐射计的空间分辨率和灵敏度公式。随后,研制了由两个天线单元组成的最简单的毫米波超综合孔径辐射计原理样机,并分别用傅氏反演法和传统的匹配滤波法成功地反演得到了一维噪声点源的图像。实验结果验证了傅氏反演方法的正确性以及毫米波超综合孔径辐射计的成像能力,最后对超综合孔径辐射计和干涉式综合孔径辐射计的工作特点进行了比较。     

综合孔径微波辐射探测系统仿真平台设计

由于综合孔径微波辐射探测系统在理论分析和大型阵列物理系统构建方面都十分复杂,因而仿真成为十分重要的研究手段。从系统建模、“搭积木”设计、模型/算法库设计、多级仿真设计以及体系架构等方面论述了综合孔径微波辐射探测系统仿真平台的设计,仿真内容涵盖被探测目标、环境、天线阵列、接收机通道和信号处理等。实验结果表明,该平台能正确模拟对远距空中目标的微波辐射探测,可用于综合孔径微波辐射探测理论及系统设计的研究。     

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。     

综合孔径干涉辐射计系统仿真

为预测实际综合孔径干涉辐射计(synthetic aperture interferometric radiometer,SAIR)的系统性能,提出了一种基于系统信号流图的SAIR系统仿真技术,通过计算信号路径上各节点信号的均值和方差,生成高斯分布随机视函数集,采用离散傅里叶变换(discrete fourier transform,DFT)算法重构视场内的亮温分布,经过两点法校准得到最终的SAIR图像。利用该技术仿真了T型天线配置、每臂30元的SAIR系统在不同积分时间下对均匀背景上热点源的成像,仿真图像的信噪比与理论值吻合良好。仿真了同样天线阵配置,不同基线误差、通道幅相误差和不可分幅相误差水平下非理想SAIR系统的成像效果和亮温误差。仿真结果证明了该仿真技术的有效性。     

多径环境下的无源分布式孔径雷达成像方法

研究多径环境下分布式孔径无源雷达成像方法,首先针对分布式孔径探测,给出一种新的无源雷达回波模型,该模型适用于复杂的多径散射环境,而且不需要已知发射源信息。然后研究一种基于二元假设检验的成像方法,依据最大信噪比原则构造检验统计量,该统计量依赖于空间位置信息,通过对成像区域中的每个位置进行检测,可实现空间分辨,获得成像结果。接着详细分析该方法在多径散射环境中的性能,并在模拟多径环境中采用地面数字电视信号对成像方法进行仿真实验验证。理论分析和实验结果表明,采用空间可分辨的检验统计量形成图像可以正确重建目标,并且可利用多径效应进行成像。     

基于相参子孔径的SAR实时成像方法

分析了子孔径过程用于合成孔径雷达(syntheticapertureradar,SAR)成像的实现机理,指出对合成孔径过程采取相参分阶段处理是对合成孔径这一处理思想合理的扩展,并总结了子孔径处理的核心思想。在此基础上结合对一类典型子孔径算法的研究,针对利用子孔径结果进行精分辨成像的实现过程及相应聚焦条件等问题进行了具体探讨。最后给出了相应的子孔径成像流水实现结构和仿真结果。     

微波辐射探测仿真系统并行处理研究

对综合孔径微波辐射探测仿真系统进行了并行化研究.介绍了综合孔径微波辐射探测仿真系统各模块的实现方式,分析了各模块的计算复杂度,给出数据处理的瓶颈,并利用OpenMP技术对仿真系统进行并行化处理.实验结果显示,仿真速度提高3倍以上,并行效率达到70%以上,具有较高的加速性能.     

地面目标微波辐射成像模型的研究

基于射线追踪的思想提出了用于微波辐射模拟的亮温追踪方法,并根据微波辐射的物理过程,建立了三维场景微波辐射图像的生成模型.针对室外环境分析了目标和背景的辐射模型,同时考虑了多次散射过程,分析了亮温的天空照射、路径衰减以及辐射计响应等关键因素,最后通过虚拟场景和实地场景的模拟对模型进行了验证.     

基于雷达组网的多目标数据融合系统研究

研究了多目标情况下的雷达组网数据融合问题 ,讨论了数据关联的最近邻法和概率数据关联 (PDA)这两种算法 ,针对雷达组网数据融合的分布式与集中式两种系统结构分别提出了一种算法 ,并同时应用数据关联和数据融合算法针对 4个目标的平行编队、交叉飞行、平行转弯飞行模式进行了蒙特卡罗仿真 ,证明了算法的有效性。     

基于相关性函数和模糊综合函数的多传感器数据融合

针对多传感器数据融合过程中,各传感器可靠度估计的困难和如何对不同类型的传感器数据进行融合,提出了一种基于相关性函数和模糊综合函数的多传感器数据融合方法。该方法首先利用相关性函数计算多传感器的相互支持程度,然后由隶属函数得到每个传感器提供信息的可信度,最后用模糊综合函数获得多传感器对目标属性的融合结果。该方法计算简单,客观地反映了各传感器的可靠程度及相互关系。将该方法用于一个目标识别任务的仿真实验,结果表明应用该方法能确定地识别出目标,是一种有效可行的多传感器数据融合方法。     

基于宽带二维合成孔径的三维成像算法

利用二维合成孔径并发射宽带信号,可以实现目标的距离-方位-方位三维成像,提出一种基于三维匹配滤波的高适应性三维成像算法。先选定成像焦点的位置,再根据场景参数计算出在该焦点处的回波数据,将其反转共轭充当整个目标回波的匹配函数,然后将该匹配函数与目标回波进行三维匹配滤波直接成像。该算法流程简单,适应性很强,对具有各种形状如矩形、圆形、三角形及不规则形状的二维合成孔径均适用,且在近场条件下具有比传统成像算法明显高的成像分辨率。通过详细的理论推导与典型示例证明了所提算法的有效性。     

逆合成孔径成像激光雷达高分辨成像算法

逆合成孔径成像激光雷达发射的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Wigner分布和Radon变换对光外差探测后的信号进行时频分析,估计出目标的径向速度,实现对回波信号的精确运动补偿。最后利用改进的距离-多普勒算法,完成对目标的超高分辨二维成像。仿真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以实现对运动目标更快速、更高分辨的成像。     

适于"Tandem"模式双基地SAR修正距离多普勒算法

基于"Tandem"模式双基地SAR几何关系及其信号模型,完成了对距离多普勒算法在"Tandem"模式双基地SAR中的扩展,给出了一种适用于该模式下的修正距离多普勒算法,详细地推导成像算法的每个步骤,成功地解决了由于接收、发射平台分置而产生的不同于单基地SAR的距离徙动校正和方位聚焦问题。仿真表明在任意双基地角情况下,该算法均能得到很好的成像结果。     

曲线合成孔径雷达信号模型与孔径形状研究

基于曲线合成孔径雷达原理与空间几何关系,讨论了曲线合成孔径雷达信号模型与成像方法,推导出目标的一维及二维信号模型,并将其扩展到三维空间。考虑到不同的曲线孔径形状将对方位分辨率和高度分辨率有不同影响,详细研究了各种不同形状的曲线孔径,给出了各自的优缺点和适用条件。结论是,上下、左右对称的孔径形状较不对称的效果更优,L型孔径将导致很高的旁瓣。仿真实验结果对真实飞行航迹具有指导作用。     

基于多视处理的合成孔径声呐运动补偿研究

载体的不规则运动造成的多普勒中心与调频率的估计误差是合成孔径声纳(synthetic aperture sonar,SAS)成像质量下降的主要原因。研究了基于多视处理的图像域多普勒参数估计方法,证明了其能够满足SAS运动补偿的特点和应用要求,进而提出了一个完整的SAS运动补偿和成像的系统方案。最后,实际湖试结果也证明了该方案的有效性。     

一种多模自反馈角被动跟踪算法

针对多模贝叶斯“滤波—辨识联合算法”(JEI)多次迭代后存在的滤波器发散问题,提出了一种基于数据融合的多模自反馈被动角跟踪算法(MSPT DF)。特点是利用数据融合理论中的自反馈方法,将基于最小方差准则的反馈机制引入到原有算法中,使得误差较小的“融合”滤波结果能够实时地反馈给子模型,帮助其修正滤波误差,并且根据各模型的方差大小调整模型权重;改进算法大大改善了原有算法稳定性差和跟踪精度不高的缺点,计算机仿真结果证明了文中结论。     

基于改进wk算法的弹载SAR斜视成像

为提高弹载导引头成像精度,研究分析大斜视成像具有重大意义。针对传统wk算法在构造Stolt映射关系时未考虑等效速度变化以及进行方位校正时运算复杂等问题,提出基于改进wk算法的弹载合成孔径雷达斜视成像模型。首先,详细推导基于Stolt插值的wk算法,辨析在成像参数、多普勒中心校正和统一相位补偿等三个环节中易存在的混淆,为算法改进提供严谨模型。然后,针对非参考点目标的等效速度随着距离向不断变化,构造新的Stolt映射关系减小残余相位误差。在此基础上,针对较难精确实现多个点目标的方位位置校正函数,通过引入参考目标点构造近似校正函数,避免进行复杂的二维插值或坐标转换。最后,以大斜视成像为例,对多个点目标进行仿真,验证该算法的有效性。     

一种改进的双基地SAR数值计算传递函数成像算法

针对收发平台等速度平行飞行双基地SAR条带工作模式,提出了一种改进的双基地SAR数值计算传递函数成像算法.算法通过数值计算得到双基地二雏传递函数,通过场景坐标系向方位-斜距平面的映射校正了原算法中存在的沿距离变化的方位位置畸变,进而采用常规单基地SAR成像处理流程实现对双基地SAR回波数据的成像处理,最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.由于距离徙动校正不需要插值计算,因此计算效率较高,适合进行高速并行成像处理.