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。     

微波毫米波辐射计宽带亮温定标系统研究

构建了国内首套微波毫米波辐射计宽带亮温定标系统,该系统由宽带标准黑体定标源、Dicke式标准辐射计、空间法黑体定标源发射率测量转台、高精度控温和测温装置组成。使国内具备了10 GHz~220 GHz频段辐射计校准、黑体定标源输出亮温值校准、微波亮温定标过程不确定度分析能力的实验研究平台。最后基于建立的微波辐射计定标系统亮温传递模型,给出了更为细致的随定标环境温度变化的微波亮温系统测量不确定度分析结果。     

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。     

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。     

用于目标辐射特性测量的W波段辐射计

针对双通道噪声相加型辐射计存在的视频信号处理电路复杂、系统稳定观测时间缺乏定量分析等问题,结合目标辐射特性测量需求,改进了一种测量目标辐射特性的W波段辐射计。该辐射计采用基于直接数字采样的视频信号处理方法,在降低视频信号处理电路复杂度的同时,增加了系统的灵活性。结合短周期定标技术与Allan方差分析方法,建立了目标亮温测量方程并推导了系统的理论灵敏度,在实现接收机稳定性评估的基础上确定了系统稳定观测时间。实验结果表明,设计的辐射计在积分时间为1 s时灵敏度为0.3 K,系统稳定观测时间可达40 s,在0°~70°天顶角范围内对天空观测亮温与理论计算差值小于2.6 K,系统整体性能指标优于双通道型噪声相加型辐射计。     

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.     

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。     

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。     

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。     

带回流复杂制造系统基于资源的Petri网仿真原型

针对带回流复杂制造系统建模的难点,提出三种解决办法:首先提出基于资源的Petri网模型构建模式对系统结构建模,避免随加工步骤增多网规模扩大;其次提出IDEF0与PN相结合的建模方法对系统功能建模,实现对系统及子系统功能以及系统间关系的详细描述;最后通过多种变迁种类的引入实现对系统行为建模。在此模型基础上,构建带回流复杂制造系统仿真器原型,并介绍了该仿真器对投料策略和调度规则的仿真。     

星载微波辐射计输入信号的仿真

星载微波辐射计的天线提供的是宽带噪声功率信号。为了对微波辐射计进行星载条件下的仿真研究,本文采用伪随机信号来仿真微波辐射计的输入信号。所仿真的输入微波辐射计仿真模型与实际噪声信号输入到实际微波辐射计系统的对比结果表明了其良好的线性度,目标辐射信号的特征可用适当分布的随机噪声的数字特征表现,能用于进一步的仿真研究。     

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。     

Super-resolution processing of passive millimeter-wave images based on conjugate-gradient algorithm

This paper designs a 3 mm radiometer and validate with experiments based on the principle of passive millimeter wave (PMMW) imaging. The poor spatial resolution, which is limited by antenna size, should be improved by post data processing. A conjugate-gradient (CG) algorithm is adopted to circumvent this drawback. Simulation and real data collected in laboratory environment are given, and the results show that the CG algorithm improves the spatial resolution and convergent rate. Further, it can reduce the ringing effects which are caused by regularizing the image restoration. Thus, the CG algorithm is easily implemented for PMMW imaging.     

基于受激布里渊散射的高精度多微波频率测量

为实现高精度大范围多微波频率测量, 利用双平行马赫曾德尔调制器(dual parallel Mach-Zehnder modulators, DPMZM)分别对未知信号和扫描信号进行抑制载波单边带调制, 并分别作为信号光和泵浦光输入到色散位移单模光纤中, 当两者满足一定的频率关系时, 信号光会得到放大, 通过测量输出光功率值即可估计出待测信号的频率值。该方案利用双阶段受激布里渊散射结构降低了受激布里渊散射增益线宽。另外, 通过设置DPMZM的调制参数, 即可利用低频段的扫描信号实现高频段的频率测量, 降低了方案的实现复杂度。为进一步提高算法精度, 利用测量的光功率值建立幅度比较函数, 通过计算可得频率测量误差, 通过误差修正可提升方案的测频精度。最后, 通过实验仿真证实了方案的有效性, 测量误差为±3 MHz。     

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。     

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.