影响超分辨力信号复原能力因素的分析

分析目标、成像系统及算法等诸多因素对超分辨力复原效果的影响.以一维方波信号的超分辨力复原为对象,分析物体的空间范围、点扩散函数、采样率、噪声及先验约束等对超分辨复原能力的影响.分析表明,物体的空间范围及噪声越小,所复原信号的超分辨能力越强;离散采样信号的复原效果与采样率和系统截止频率有关.一维信号的分析结果可以推广到二维情况,图像的超分辨力分析对研究新型超分辨力复原算法和改善现有算法具有实际意义.     

任意构形双基SAR的频域分析与成像

任意构形双基SAR由于其灵活性等特点,成为SAR的重要研究方向之一,一种典型的任意构形双基SAR就是星机混合模式．任意构形双基SAR的斜距历程是发收斜距历程的双根号之和,且具有距离和方位二维空变特性,在建立点目标的频率域模型方面遇到了新的困难．由于发收斜距历程的差异,它们对总的瞬时Doppler频率的贡献是不同的,随距离、方位和Doppler历程而变化．因此,文中在建立任意构形双基SAR点目标频域模型时引入了代表发收雷达对总的瞬时Doppler频率贡献差异的双基参数——瞬时Doppler贡献比,并根据其物理意义求得了它随发收平台运动参数、目标位置和频率变化的近似解,然后利用驻定相位原理和Taylor级数展开法建立了具有任意构形特性的双基SAR点目标的频域模型．并对此频域模型的距离向和方位向的空变性进行了分析,给出了解决任意构形双基SAR成像时二维空变问题的chirp—z频率域成像算法．最后通过机载和星机构形下的仿真验证了此频域模型的准确性和成像方法的有效性．     

星-弹双基SAR建模及成像特性分析

针对星-弹双基合成孔径雷达(SMB-BiSAR)这一特殊成像结构,根据卫星-导弹的空间几何模型,对收发平台的成像模型进行矢量描述,得到目标的距离历程以及回波信号模型。然后,利用距离等值线与多普勒等值线的正交关系,对接收站的飞行路径约束条件进行分析,并根据距离分辨率和多普勒分辨率与两者梯度的关系,得到SMB-BiSAR空间分辨率的计算公式。仿真实验表明:通过合理地规划导弹的飞行路径,SMB-BiSAR具备对目标区域的大前斜和前视高分辨成像的能力,并且其空间分辨率受双基几何构型影响较大。发射站和接收站位置夹角越大,距离分辨的效果越差;当二者位置重合时即单基模式,距离分辨率效果最佳。而发射站和接收站运动方向的夹角越大,方位分辨率越差。当二者运动方向相同时,方位分辨率效果最佳。     

基于泰勒级数展开的位场视延拓成像方法

位场快速反演算法-位场视延拓成像法是利用向下延拓因子的泰勒级数展开代替理论向下延拓来进行近似延拓,然后再将近似延拓场向上延拓到某一深度上,最后将该深度上延拓场再次利用泰勒级数展开进行近似向下延拓实现的。该方法可以在无任何地质约束情况下快速有效地完成场源成像工作。滤波特性表明该方法属于中低通滤波,对高频干扰具有较强的压制能力。模型试验表明泰勒级数展开项数越少,成像异常的分辨率越高;且位场梯度数据的成像准确度更高;二维及三维实例应用表明视延拓成像方法可有效地反映出地质体的空间赋存状态,具有良好的纵向和横向分辨能力。     

近红外脑功能DOT成像双网格半三维算法

采用基于光子输运模型的扩散层析成像(DOT)实现在近红外脑功能成像的诸多方案具有良好的定量研究潜力,但由于其逆问题固有的病态性,传统的全三维重建存在精度和分辨率低以及计算量大等缺点,因此根据实际问题约束和简化重建过程对改善成像性能具有重要意义.根据人体头部的解剖结构及近红外光在人脑中的传输特性,提出了改善逆问题病态性的双网格半三维图像重建算法,即在正问题中采用密集网格剖分下的全三维有限元计算提高计算精度,在逆问题中采用稀疏网格剖分且在同一脑组织层进行二维重建方法.模拟结果表明,对于单目标重建,双网格半三维重建算法与全三维重建算法相比,量化度提高30%、重建速度快4~12倍;对于双目标重建在信噪比30,d B以上的情况,半三维重建算法在CCS=12.5,mm的空间分辨能力与全三维重建算法CCS=20,mm的空间分辨能力相当.     

MEO星弹双基SAR多普勒特性及分辨率分析

中地球轨道SAR具有波束范围覆盖广、重访时间短等特点，将其作为发射平台，弹载SAR作为接收平台，可以大范围面、高机动性地对重点区域高精度成像。根据空间系统模型建立MEO星弹双基SAR等效模型，对收发平台斜距模型进行描述，将其等效为多项式模型，并分析了孔径时间内的斜距误差，验证模型有效性；根据平台特性重新分析多普勒特性，得到多普勒中心频率和多普勒调频率的二维空变特性；运用梯度法计算距离分辨率、方位分辨率，并分析其随成像区域的变化情况。仿真实验表明，成像区域内的分辨率受俯冲速度的影响是不均匀的，应改变斜视角或改变双基构型，使关注的目标处在受速度影响较小的区域。     

反射地震成像分辨率的理论分析

地震分辨率是地震数据处理和偏移成像中的重要问题.从Ricker开始研究地震分辨力至今已经50多年了,但是大部分的研究集中在原始地震观测道的垂向分辨力上.近年来开始讨论地震偏移成像的空间分辨力的概念.Beylcin,Wu和Toksz,Seggern,Vermmer,Chen和Schuster等人做过成像分辨力的研究,但都是根据定性分析或试验讨论影响地震成像分辨力的若干因素.据此在明确分辨力与分辨率的定义之后,从理论上对地震成像分辨率进行系统分析并给出了地震成像分辨率的定量计算式.影响地震成像空间分辨率在三维情况下有八项因素.它们分别为地震波的频率f、波的传播速度v、炮检距2h、炮检距中点M距成像点的地面位置(原点O)的水平距离L、中点M与原点O的连接线的方位角α、成像点深度z、计算成像分辨率的空间方向矢量的方位角θ(从x方向逆时针计算)和该矢量与正Z轴的夹角β.每个因素均有不同的作用,其中频率和速度可合并为波长λ.这些因素可分为三种类型:第一种是观测参数,如λ和h;第二种是成像孔径参数,如L和α;第三种为地质参数,如z,β和θ.通过地震成像分辨率定量分析获得以下几点重要认识:成像分辨率随波长的减小而提高;成像分辨率随成像点的深度增大而降低;成像孔径内的最大炮检距地震道应限定其空间分辨率大于等于1/2;最大分辨率的地震记录位于地面点(lm,θm)上,其中Lm=-ztanβ,θm是根据计算需要事先给定的,它对应地层的上倾方向.为了提高成像分辨率,应当将孔径中点放在(lm,θm)上,孔径大小由最远道的空间分辨率为1/2所限定.此外,还讨论了叠前偏移和叠后偏移的空间分辨率,并证明在讨论垂直成像分辨率(β=0)的情况下两者是相同的,否则二者是不相同的.     

舰船目标逆合成孔径雷达成像分析

对海上非平稳的舰船目标实现瞬时ISAR 2维成像.利用多普勒效应,得到目标的1维距离像,将各次回波包络对齐,在方位上进行自聚焦,即将目标等效为转台模型.在转台模型下,目标的运动分为平动和转动分量,平动分量在雷达成像过程中没有任何作用,因此需要将其补偿掉,这是雷达成像关键技术所在.对于运动比较平稳的观测目标,经过包络对齐和自聚焦后就可以直接得到其2维图像,但由于舰船目标通常是非合作目标,其目标特性和运动轨迹等很难确定,其回波具有明显的时变性,因此,按照多普勒中心的周期把成像时间划分为若干个时间段,针对不同的成像时间段得到相应时刻的瞬时ISAR像,由Matlab仿真对得出的分析结果进行了检验,表明该方法对于非平稳的舰船目标成像是有效的.     

月面态势感知雷达三维成像方法

为实现月球探测器软着陆前在悬停状态下对局部月面起伏态势的有效感知,提出一种基于高度维宽带高分辨以及平面二维接收数字波束形成的雷达三维成像方法.该方法的突出特点是不需要雷达与目标间的相对运动便能实现三维成像.根据成像原理,对雷达发射波形、天线形式及尺寸进行了研究和设计;探讨了成像高度以及场景栅格扫描时的波位步进量问题;给出完整的成像处理流程并进行仿真验证.仿真结果表明,采用该方法可以获得强散射中心三维坐标,重构出场景区域的三维图像.     

基于频域插值的大角度俯冲弹载SAR成像方法

弹载合成孔径雷达(SAR)在大角度俯冲运动阶段，由于其复杂的飞行特性，回波信号存在严重的耦合性和空变性，这将导致传统的聚焦算法失效。针对这一问题，提出了一种改进的极坐标格式(PFA)频域成像算法。首先建立大角度俯冲弹载SAR的斜距模型，并对距离历程进行泰勒级数展开，然后利用级数反演法推导高精度的回波二维频谱。在二维频域，将高阶交叉耦合项进行二维分解，并在此基础上推导出新的频域二维插值映射函数，极大提升了聚焦成像的效果。相对于传统PFA,文中算法更适用于大角度俯冲弹载SAR,并通过仿真实验验证了其有效性。