逆合成孔径成像激光雷达系统设计

微波波段逆合成孔径雷达的成像分辨率受到发射信号带宽的限制,在对远距离目标、微小目标成像或提取目标精细微动特征时已不能提供足够高的距离分辨率.为解决这一问题,提出一种新体制雷达--逆合成孔径成像激光雷达,将逆合成孔径技术应用于激光波段,利用激光信号的极大带宽和极短波长实现对运动目标的超高分辨实时成像.分析了逆合成孔径成像激光雷达的高分辨原理,并结合激光信号和运动目标的特点,给出了雷达系统的初步设计方案.仿真实验证明:与利用微波信号成像的逆合成孔径雷达相比,逆合成孔径成像激光雷达能够实现对运动目标更快速、更高分辨的成像.     

合成孔径微波辐射计成像模拟与结果分析

在分析合成孔径微波辐射计成像理论的基础上,发展了一个切合实际的成像模拟系统,针对成像模拟实验结果,分析了辐射计的一些主要技术参数对成像性能的影响,结果表明,选择最佳合成孔径微波成像辐射计系统的技术参数是保证实际系统具有最佳性能的关键．     

小斜视多子阵合成孔径声呐Chirp Scaling成像算法

为了解决现有多子阵合成孔径声呐成像算法在小斜视下没有考虑斜视带来的时延和多普勒频率改变,从而导致成像效果不佳的问题,提出一种小斜视多子阵合成孔径声呐Chirp Scaling成像算法.建立了斜视多子阵合成孔径声呐的精确距离史模型,并将其近似成单基斜视距离史,再引入一个修正项以修正近似误差.通过对回波信号补偿修正项对应的相位和时延,就可以将斜视多子阵信号转变为斜视单基信号,从而能够借鉴已有的斜视单基Chrip Scaling成像算法.通过对比现有算法和所提出算法处理斜视仿真数据和实测数据的结果,验证了所提出算法的有效性和正确性.     

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。     

跨海通道工程勘察与监测新技术

 综述了目前应用在海底勘探、监测方面的高新技术及方法,探讨了其在跨海通道建设中应用的可行性。分析表明,合成孔径声纳系统、海底三维成像系统、浅地层剖面探测系统等新技术的应用,能够比目前常规的勘察及监测技术获取更全面、更准确的数据,效率更高,能够为跨海通道建设勘察、通道安全运行提供新的更全面准确的手段和方法。充分运用现代高新技术手段,可以准确全面地进行跨海通道工程的勘察和监测,及时发现风险,及时评估,及时制定防控措施,保证通道安全建设和运行。     

基于SAFT的超声波无损检测时域方法

合成孔径聚焦(SAFT)超声成像是无损检测领域的一项重要技术,具有方位向分辨率高、不受近场区限制等众多优点,适合于超声波工业探伤仪的研发。该技术分时域和频域两种。根据费马定律(Fermat’s Principle),导出了一个计算折射点的解析计算公式,避免了用数值迭代方法求解非线性方程组的困难;采用基于DAS(Delay-And-Sum)的时域SAFT技术,对液浸式超声波检测算法中的有效长度的计算进行了深入研究,使之能够适应多层介质的液浸式超声波快速无损检测的要求;在此基础上,开发出了能适用于液浸法检测表面形状和内部缺陷的无损探测系统软件,能够达到较高的检测精确度和计算速度。     

Circular SAR processing using an improved omega-k type algorithm

An improved circular synthetic aperture radar (CSAR) imaging algorithm of omega-k (ω-k) type mainly for reconstructing an image on a cylindrical surface is proposed. In the typical CSAR ω-k algorithm, the rage trajectory is approximated by Taylor series expansion to the quadratic terms, which limits the valid synthetic aperture length and the angular reconstruction range severely. Based on the model of the CSAR echo signal, the proposed algorithm directly transforms the signal to the two-dimensional (2D) wavenumber domain, not using approximation processing to the range trajectory. Based on form of the signal spectrum in the wavenumber domain, the formula for the wavenumber domain interpolation of the ω-k algorithm is deduced, and the wavenumber spectrum of the reference point used for bulk compression is obtained from numerical method. The improved CSAR ω-k imaging algorithm increases the valid synthetic aperture length and the angular area greatly and hence improves the angular resolution of the cylindrical imaging. Additionally, the proposed algorithm can be repeated on different cylindrical surfaces to achieve three dimensional (3D) image reconstruction. The 3D spatial resolution of the CSAR system is discussed, and the simulation results validate the correctness of the analysis and the feasibility of the algorithm.     

逆合成孔径成像激光雷达系统建模及成像仿真

逆合成孔径成像激光雷达能突破传统成像激光雷达扫描体制的限制,实现对运动目标实时高分辨成像,对运动目标的探测与识别具有重要意义。分析了逆合成孔径成像激光雷达的高分辨成像原理,并综合考虑系统结构、大气衰减、背景噪声、目标散射特性等多方面因素,建立了仿真模型,对成像流程与分辨能力进行了详细分析。仿真实验证明了逆合成孔径成像激光雷达具有优于微波波段逆合成孔径雷达的成像效果以及文中建立的仿真模型的有效性。     

天基合成孔径系统的光学特性

针对国内外天基合成孔径系统光学特性研究中忽略轨道运动规律的问题,该文开展了基于轨道运动学规律的天基合成孔径构型设计和光学特性研究。通过对星间相对运动方程解析解的分析,设计了同轨道面和不同轨道面两种不同构型的天基合成孔径系统方案,并进行了对比分析。结合具体构型,通过对基线覆盖率和调制传递函数(MTF)两个核心光学性能的研究,提出了旋转分时成像方法解决稀疏孔径MTF分布缺陷问题。仿真结果显示:通过"4个子卫星+1个主卫星"构型10次旋转成像叠加,可以实现某些光学特性与同等尺度单孔望远镜等效的目标。该方法有效解决了传递函数分布问题,在理论上实现了天基合成孔径等效成像。     

矩阵完备理论在雷达成像中的应用

在合成孔径雷达(SAR)成像中,大量数据的采集和存储等过程制约了设备在大测绘带、高分辨率、长时间观测中的应用,同时也导致了能量的大量消耗。为减小数据量,该文将SAR成像技术同矩阵完备理论结合,利用成像场景形成的矩阵的低秩性,提出了新的合成孔径成像机制。该机制通过减少采样次数随机获得部分原始数据,继而形成场景的部分成像,而后利用矩阵完备理论对场景进行恢复。利用真实的SAR数据对新机制进行验证,得到了较好的成像结果。