改进型密集阵列全聚焦成像算法的碳纤维复合材料板损伤定位研究

本文针对各向异性碳纤维复合材料板的损伤定位问题,提出改进型密集阵列全聚焦成像方法。首先,考虑碳纤维复合材料板的各向异性,通过实验分析超声导波在板中的传播特性,得到沿不同传播方向的群速度值。其次,对密集型传感器阵列的参数进行分析和优化研究,分别对不同阵列参数即阵元间距和阵元数量进行指向性函数的数值分析,优化阵列的参数,以保证阵列主瓣较窄、旁瓣较低且无栅瓣。然后,提出了一种考虑碳纤维复合材料板各向异性的改进型密集传感器阵列板结构缺陷定位算法。使用超声导波在碳纤维复合材料板中沿不同传播方向的群速度值,对全聚焦算法进行修正,并利用虚拟聚焦原理对板结构进行全聚焦成像。最后,通过布置碳纤维复合材料孔洞损伤实验,对基于密集阵列全聚焦成像方法的定位精度进行分析。实验结果表明,改进型密集阵列全聚焦成像算法的定位精度为1.00 mm,相较于使用单一群速度值,该方法在定位孔洞损伤缺陷时具有更高的精度。

基于X波段SAR雷达成像算法研究

成像算法对于SAR成像雷达的最终结果有着决定性作用,论文基于X波段的SAR成像雷达基础上,对成像算法的理论进行研究,讨论了成像算法的SAR空间分辨率和多普勒频移,重点分析了成像算法中距离向处理问题、距离徙动处理问题以及方位向处理问题。利用X波段SAR雷达进行了5m具体实物成像结果测试。结果表明:SAR雷达的距离向分辨率和方位向分辨率对雷达成像精度的影响很大;SAR雷达在正侧视的成像精度明显较好,在15°角斜侧视的成像结果不如正侧效果。这是由成像算法的局限性引起的。

基于空间三维非均匀SISO阵列雷达的介质目标快速成像算法

近年来,随着高精度定位系统的迅猛发展,基于手持式毫米波雷达的阵列成像技术在无损检测和医疗成像等涉及介质内部结构成像的领域中引起了广泛关注.与常见的二维(Two-Dimensional,2D)平面单发单收(SingleInput-Single-Output,SISO)阵列不同的是,基于手持式毫米波雷达的阵列,其阵元通常非均匀分布于三维(Three-Dimensional,3D)空间中,导致现有的基于平面SISO阵列的对介质目标内部结构进行快速成像重构的算法无法适用.为此,本文提出了一种适用于空间3D非均匀SISO阵列雷达的半空间介质目标快速成像算法.该算法将空间3D非均匀SISO阵列的每一个阵元扩展为一个的虚拟阵列,然后将所有虚拟阵列的回波数据变换至波数域后进行相干累加,最后通过3D逆傅里叶变换(Inverse Fourie Transform,IFT)实现快速成像.数值仿真和实验测量表明,与同样适用于该场景的改进后向投影(Improved Backward Projection,IBP)算法相比,在本文给定的成像参数条件下,所提算法可以在保证成像质量的同时,将成像时间缩短94%以上.

基于多核DSP的星载双基FMCW SAR成像算法实现

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)降低了传感器的峰值传输功率,使系统的重量和成本最小化,被广泛应用于机载平台。将双基地构型与FMCW技术相结合,应用于星载平台,即构成星载双基地FMCW SAR。本文对距离多普勒(range-Doppler,RD)算法进行改进,建立起一种高性能的适宜星载双基地平台的FMCW SAR成像频域算法,这种算法的处理精度明显提高,成像效果更好。基于多核数字信号处理器(digital signal processor,DSP)构建适用于星载双基SAR成像算法的并行处理架构,完成软硬件设计实现。验证了所提软件架构可以满足实时成像需求,以及算法工程化实现的可行性。

基于同心方形网格插值处理的柱面SAR成像算法

柱面毫米波合成孔径雷达(CSAR)是近距离非接触成像领域的重要技术之一。基于傅里叶变换理论的高分辨成像算法需要通过2维插值消除波数域数据在方位维和距离维的非均匀性。但是这两个维度呈现出同心圆环状的高度耦合,导致传统基于2维逐点遍历的插值方法时间复杂度高,成像算法效率低。为此,该文基于解析解的CSAR成像算法推导,提出了同心方形网格的插值分解方法。通过补0、径向1维插值和分区处理消除波数域方位维和距离维的强耦合性,并在两个分区进行独立的1维插值实现2维非均匀波数域的均匀重采样,获得最终同心方形环带均匀填充的波数域样式。通过实验验证了所提算法能有效降低2维插值的时间复杂度,并且所提算法插值处理速度比传统算法提升了7倍,与算法复杂度理论分析结果吻合。

运动补偿与U WB SAR中RD成像算法结合的实现方法

分析了机载合成孔径雷达(SAR)中载机运动误差对接收信号的影响,指出在运动补偿处理中可以将距离向误差分解为空不变项和空变项,在此基础上采用一阶和二阶运动补偿的方法来对两个误差项进行补偿。为了将测量的运动误差数据应用到高分辨率成像中,提出了一种与距离多普勒(RD)成像算法相结合的运动补偿方案。通过对仿真数据的测试,本文方法得到了验证。

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合性,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维空变滤波和高度向时域平移,从而化三维成像的三维处理为二维处理,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。

FM-CW SAR距离-多普勒成像算法研究

调频连续波(FM-CW)合成孔径雷达因其体积小、重量轻、低成本及分辨率高等特点越来越受到关注。该文详细推导了调频连续波(FM-CW)体制下去调频FM-CW SAR信号模型,对FM-CW SAR的特有问题如RVP,斜置,距离走动现象进行了深入研究,提出了改进的去调频FM-CW SAR的距离-多普勒成像算法。通过理论推导及仿真实验,验证了模型和算法的可行性与正确性。

多子阵合成孔径声纳逐点成像算法

合成孔径声纳(SAS)中信号传播较合成孔径雷达(SAR)需要更长的时间,往往“停一走一停”近似不再有效,测绘带内不同距离回波到达基阵时,基阵存在不可忽略的运动;同时测距、测速模糊矛盾的问题较SAR更为突出。本文针对这一情况,在原有多子阵逐点成像算法的基础上,研究了基阵的运动误差,提出了多子阵合成孔径声纳带运动补偿的逐点成像算法。

一种复杂运动目标的ISAR成像算法

在对复杂运动目标进行逆合成孔径雷达成像时,由于转动矢量随时间而变化,回波信号中会引入一个与散射点位置有关的相位误差,无法用通常的相位补偿方法进行校正,应用距离-多普勒算法获得的ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)像会变得模糊.本文分析了目标转动矢量变化使得ISAR像模糊的内在原因,给出了目标三维转动状态下的ISAR信号形式,并基于散射点信号的特点提出了一种复杂运动目标的ISAR成像算法.该算法不仅适用于转动矢量方向不变的非均匀转动目标,而且对于转动矢量方向缓慢变化的目标,算法仍然能够有效地提高ISAR成像的质量.仿真试验结果表明了该算法的有效性.

适合于大型平稳和机动目标的成像算法

逆合成孔径雷达成像一般采用距离－多普勒（ Ｒ— Ｄ）成像方法［１］，在这方法中， 距离走动一般不予考虑，实际当目标较大，目标周围散射点通常发生较大的距离走动，我们己经提出一种距离走动校正方法［２］，但是这种方法一股要求散射点分布比较稀疏，且多普勒走动不严重，对于机动目标，这方法就失效了，为此，我们提出，根据低分辨回波或高分辨回波，对目标中心或重心对准聚焦后，在目标数据域通过时间的尺度变换，即通过ｋｅｙｓｔｏｎｅ插值的方法（或者方位向ＤＦＴ—ＩＦＦＴ，或方位向ＳＦＴ—ＩＦＦＴ），校正距离走动，距离压缩后（ＩＦＦＴ），对平稳飞行目标，只需要方位压缩（方位 ＦＦＴ），就可获得目标像，对机动目标，要分距离单元进行时频分析，可以采用已有的瞬时成像方法，获得距离一瞬时多普勒动态像，仿真数据和实测数据的处理表明这种方法是有效的．

机载双天线干涉SAR非线性近似自配准成像算法

为了提高机载双天线干涉SAR系统的干涉处理速度而又不损失配准精度,该文提出了非线性距离向ECS自配准成像算法。该算法通过对两天线视角不同引起的路径差的非线性近似,在成像处理阶段实现了干涉图像对在距离向的高精度自配准。该算法在产生干涉相位时较传统算法在保持较高配准精度的情况下显著提高了运算速度。本文通过对仿真数据、实际数据的处理以及系统参数对算法配准精度影响的仿真分析,证明了该算法的有效性。

条带模式合成孔径雷达回波数据的聚束成像算法处理

对条带模式 SAR和聚束模式 SAR的关系进行了研究 ,给出了一种如何利用聚束成像算法来处理条带模式 SAR的原始回波数据的方法 ,这种方法基于两种模式成像处理器输入数据的不同特点和 Dechirp解调原理 ,同时使用了频谱扩展的方法。在没有聚束模式 SAR原始回波数据的情况下 ,可使用本文的方法利用条带 SAR数据来模拟聚束 SAR数据 ,以便研究聚束成像算法。此外在条带 SAR成像过程中 ,利用文中给出的算法 ,可以对某一小的目标区域进行精细成像。也可将此方法用于条带

基于压缩感知的频率步进探地雷达成像算法

与时域无载频脉冲体制的探地雷达技术相比,频率步进探地雷达(stepped-frequency ground penetratingradar,SFGPR)具有较多优越性,但由于其工作频率是以阶梯方式步进,导致成像速度较慢。提出了一种基于压缩感知(compressive sensing,CS)的频率步进探地雷达成像算法。实验结果表明,基于CS理论构建的CS-SFGPR系统具有数据采集时间短、成像速度快等特点。

CTZ在聚束SAR极坐标格式成像算法中的应用

在高分辨率机载聚束模式合成孔径雷达SpotlightSAR(syntheticapertureradar)的成像算法中 ,极坐标格式成像算法是目前应用最广的一种 ,但由于这种算法需要在空间频率域进行从极坐标分布到直角坐标的二维插值过程 ,因此计算量很大。对如何将CZT(ChirpZ变换 )用于该算法进行了详细研究。应用CZT的好处是在方位向的处理上可以减少很多计算量。在给出了具体的实现过程和计算量分析的同时 ,利用E SAR实际数据对所述方法进行了验证 ,其结果对具体的SAR处理机设计具有一定的参考价值。

基于波数域积分的人体表面微波三维成像算法研究

该文给出了人体表面微波3维成像所需要满足的采样准则,提出了基于波数域积分3维成像处理方法,该方法通过在给定距离单元上沿波传播方向上的波数域积分代替了复杂的3维STOLT插值。通过计算机仿真给出了由点目标组成的人体模型的3维重建图像,利用通用仪器构建的人体微波3维成像实验系统开展童装模特的微波暗室Ka波段3维成像实验,验证了成像处理方法的正确性和有效性。

四阶模型的多接收阵合成孔径声呐距离-多普勒成像算法

该文以多接收阵合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar,SAS)中任意一个接收阵元和发射阵组成的子系统为研究对象,采用四阶泰勒多项式近似其具有双根号形式的斜距历程,利用级数反演方法和相位驻留原理推导了子系统的2维频域系统传递函数,并在此基础上提出一种适用于宽波束和长接收基阵情况下的距离-多普勒成像算法。该方法先对各子系统的回波数据进行成像处理,然后对所有的子图像进行相干叠加以获得所需的高分辨SAS复图像。通过仿真实验和实测数据的验证,证明了该方法的有效性。

基于时域去走动的SAR大斜视CS成像算法

该文针对大斜视SAR回波信号的大距离走动、小距离弯曲的特点,提出了一种将时域去走动和CS算法相结合的成像算法。首先在时域校正距离走动,然后在频域校正距离弯曲,最后通过几何校正完成目标成像。经过时域去走动处理后,距离向和方位向的耦合大大降低,不仅可适应大斜视角的成像要求,而且测绘带宽度也会增大。仿真结果表明,改进后的算法可满足大斜视角和较大测绘带宽度的成像要求。

聚束SAR的快速卷积反投影成像算法

本文对应用于聚束SAR成像的卷积反投影 (CBP)算法进行了详细研究 ,采用子孔径处理的方法 ,使得这种算法的计算量得到明显的降低 .同时 ,对计算过程的分析表明CBP算法中所涉及的数量巨大的乘法运算可以用加法运算代替 ,加法操作又可以简单有效地利用可编程逻辑器件进行并行处理 .通过上述改进 ,CBP算法成像处理在计算量降低的同时 ,硬件结构也得到了很大的简化 .论文同时给出了大前斜视角情况下的处理方法、点目标仿真和利用快速CBP算法对E SAR原始数据的成像结果 .

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。