基于灰度相关的数字全息孔径合成方法

为了研究数字全息中孔径合成问题,采用理论分析与实验验证的方法,通过介绍合成孔径数字全息记录和再现的基本原理,指出在合成孔径数字全息系统中,准确拼接合成子全息图是系统获得高分辨率的重要因素。提出了一种基于图像灰度分布相关的算法用以解决子全息图的准确拼接以实现孔径合成,介绍了该算法的原理,分析了该算法精度并进行了相应的实验验证,得到了预期成果。结果表明,该算法能较好地解决子全息图的拼接合成问题,在合成孔径数字全息系统中具有较好的适用性。

基于球面孔径合成成像的RCS测试方法研究

该文提出了一种基于球面孔径合成成像的雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)测试方法,建立了基于去相干函数的回波信号模型,推导了基于球面孔径合成成像的RCS反演方法。首先,通过球面孔径合成三维成像方式获取被测目标的全方位-俯仰散射信息;其次,利用改进去相干函数的三维波数域积分成像处理方法获得目标的三维单视复图像,通过图像空域滤波抑制干扰目标信息;最后,通过波数域变换反演目标的RCS。该文引入去相干函数有效抑制了角度去相干和频域去相干效应对成像和RCS反演的影响,表征了目标方位-俯仰向RCS的幅度特性和相位特性,理论推导、仿真实验与数值分析均验证了该文方法的正确性和有效性。

孔径合成式毫米波辐射成像系统中频处理方案的研究

本文通过对3种常见中频处理结构的分析,确定了在孔径合成式毫米波辐射成像系统中采用多相滤波I/Q解调结构。利用低通滤波结构的分析方法,通过仿真成像,设计出多相滤波结构的参数,为多相滤波结构的性能分析提出了一条新思路。

孔径合成式辐射成像系统中阵列因子的作用

文中讨论了孔径合成式辐射成像系统中阵列因子的定义,并利用阵列因子分析了理想情况下成像系统中涉及到的一些性能指标,同时给出了相应的仿真结果。

最速下降法在孔径合成辐射成像中的应用

孔径合成辐射成像系统通过对空间频率域测量到的可视度函数进行处理得到空间亮温。在理想情况下,可视度函数和亮温之间是傅里叶变换关系,可用IFFT反演成像;然而由于实际系统的不完善性,IFFT重构的图像会有较大的噪声。本文通过对系统的不完善性进行建模,提出用矩阵计算理论中的最速下降法来重构亮温图像,该算法是用迭代法求得问题的最优解。仿真实验证明,对于不相容和相容问题该方法都能有效的重构场景亮温,在一定程度上可以应用于实时成像。

ACT重构算法在孔径合成式辐射成像系统中的应用

孔径合成式辐射成像系统使用稀疏天线阵采样可视度函数,然后反演获得视场亮温的离散估计。由于天线阵的稀疏设计,造成可视度函数采样的缺失和非均匀分布,直接对它反演成像会造成很大的估计误差。采用自适应加权和采样Toeplitz结构,并利用共厄梯度算法重构连续的可视度函数,然后重采样到均匀矩形网格点上再进行二维IFFT变换,能获得较理想的成像效果。本文给出了该算法的仿真实验,表明该算法的可行性和有效性,并在此基础上为稀疏天线阵的布局提供了定量的衡量指标。

直接形成图像的望远镜多孔径合成系统(下)

美国的天文学用组合望远镜MMT有6个直径1．8m的组元望远镜，是最早实施的MCT系统，它于1978年建造于亚利桑那。在MMT的集光面积上等效于直径4.45m的望远镜，分辨率6．86m。最初的MMT望远镜是作为简单的集光器被研制的，用于研究弱的可见和红外波段的目标和用单独一对望远镜的单色仪的状态工作。

相移数字全息成像孔径合成数值模拟

提出相移数字全息中以子图拼接扩大等效芯片尺寸来提高分辨率的方法。使用相关方法拼接了相移数字全息中4幅子图,扩大了记录范围,提高了成像分辨率。以4条5μm宽的狭缝为实验物体进行了模拟实验。结果表明,孔径合成技术能够明显提高系统成像分辨率,经孔径合成后分辨宽度达到5μm。

直接形成图像的望远镜多孔径合成系统(上)

在单独望远镜多孔径合成系统(MCT)构思的基础上规定得到由若干个望远镜“合成的”图像组合的原则，这些望远镜安装在单独的基座上或在总装中组合成单一的“多块式的”结构。根据总的孔径稀疏的程度和MCT系统形成图像的形式(按照组元望远镜的数目和不同的分布)又分成两种。

合成孔径雷达快速后向投影算法综述

后向投影(BP)算法是合成孔径雷达成像算法发展的重要方向之一。然而,由于BP算法具有较大的计算量,阻碍了其在工程应用上的发展。因此,近年来如何有效地提高BP算法的运算效率受到了广泛的重视。该文讨论了基于多种成像面坐标系的快速BP算法,包括距离-方位平面坐标系、地平面坐标系和非欧氏坐标系。该文首先简要介绍了原始BP算法的原理和不同坐标系对加速BP算法的影响,并对BP算法的发展历程进行梳理。然后讨论了基于不同成像面坐标系的快速BP算法的研究进展,并重点介绍了作者所在研究团队近年来在快速BP成像方面完成的研究工作。最后介绍了快速BP算法在工程上的应用,并展望了未来快速BP成像算法的研究发展趋势。

天基分布式光学合成孔径技术

宜居带行星探测研究是近年系外行星研究的热点领域之一,探测太阳系附近的宜居行星对研究生命起源等具有重要意义,成为系外行星探测的重要内容.天基分布式合成孔径技术作为系外宜居行星探测的重要手段,已经成为目前前沿光学技术研究的热点方向,但是仍有诸多技术问题需解决.本文从宜居行星搜寻计划的需求出发,根据以迈克尔逊干涉成像为基础的天基分布式合成孔径系统技术原理,介绍了国内外典型分布式合成孔径系统的技术发展,重点分析了实现天基分布式干涉成像所需采用的控制系统和技术,并阐述了解决高精度空间测距、高精度时间同步、多层级位相同步等关键问题的技术要点.为未来大型柔性可重构空间望远系统的建造提供了参考.

圆弧式地基合成孔径雷达在边坡变形监测中的应用

边坡变形监测是防止滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的有效途径之一。圆弧式地基合成孔径雷达是一种非接触式的新型地表形变监测设备,具有高分辨率、高频率、高精度、全方位、全天候实时监测等优点,更能有效地满足边坡变形监测的全面性和连续性要求。为了验证该设备在边坡变形监测中的效果和精度,本文采用两种便携圆弧式地基合成孔径雷达系统进行测试。测试结果表明,两种设备均能快速、全面地获得整个边坡的形变情况,具有较高的分辨率和亚毫米级的监测精度,且能实时发出预警,是一种全面高效的边坡变形监测手段。

合成孔径雷达高分辨率成像虚拟仿真实验平台设计

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统组成复杂,搭载于飞机、卫星等运动平台上才可实现数据获取,难以开展基于SAR雷达实物的实验教学。为解决此问题,设计并搭建了SAR高分辨率成像虚拟仿真实验平台。该虚拟仿真实验平台将系统设计技术、实验设计技术、数据采集过程、信号处理技术、图像评估技术等SAR实验的完整流程进行了高展示度、高保真度、高交互性的计算机模拟。一方面,该虚拟仿真实验可以帮助学生理解SAR设计、工作和应用的流程,巩固相关课程基础知识,激发学习雷达信号处理知识的兴趣;另一方面,可以考查学生对相关知识的综合应用能力,增强学生解决实际问题的技能。该仿真平台已成功应用于虚拟仿真教学课程实践,教学效果良好,对培养新工科技术型人才具有重要意义。

X频段星载合成孔径雷达与船载雷达系统共存研究

依据《无线电规则》和《中华人民共和国无线电频率划分规定》第5.476A款要求,9GHz频段卫星地球探测业务(有源)不得对同、邻频的水上无线电导航和无线电定位业务台站、无线电导航台站、固定业务电台等产生有害干扰,亦不得要求这些台站提供保护。本文主要评估X频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar Satell,简称SAR卫星)与船载雷达系统的干扰共存问题。研究表明,SAR卫星对同、邻频的水上无线电导航系统存在一定概率的干扰,且干扰的大小超出了水上无线电导航业务系统的干扰协调门限。因此,SAR卫星使用X频段时,需要评估对水上无线电导航业务系统的干扰。

合成孔径声呐时延估计误差校正改进算法

由相位解缠错误造成的时延估计误差会严重降低合成孔径声呐时延估计的精度。现有的时延估计误差校正算法采用二次函数作为时延的拟合模型,该模型在距离向近端和远端处不符合时延空变规律,拟合误差较大且无法估计载体的横荡和升沉运动。针对该问题,文章提出一种改进的时延估计误差校正算法,利用时延的距离空变函数代替二次函数作为拟合模型。数值仿真和实验结果表明,相较于参考算法,改进算法校正时延估计误差的效果更好、速度更快,同时还能准确地估计载体的横荡和升沉运动。运动补偿结果显示了改进算法能较好地提升成像质量。

基于多尺度特征增强的合成孔径光学图像复原

受物理孔径大小和光线散射等影响,合成孔径光学系统成像因通光面积不足和相位失真而出现降质模糊.传统合成孔径光学系统成像复原算法对噪声敏感,过于依赖退化模型,自适应性差.对此提出一种基于生成对抗网络的光学图像复原方法,采用U-Net结构获取图像多级尺度特征,利用基于自注意力的混合域注意力提高网络在空间、通道上的特征提取能力,构造多尺度特征融合模块和特征增强模块,融合不同尺度特征间的信息,优化了编解码层的信息交互方式,增强了整体网络对原始图像真实结构的关注力,避免在复原过程中被振铃现象产生的伪影干扰.实验结果表明,与其他现有方法相比,该方法在峰值信噪比、结构相似性和感知相似度评估指标上分别提高了1.51%,4.42%和5.22%,有效解决合成孔径光学系统成像结果模糊退化的问题.

舰船目标的合成孔径雷达成像研究

合成孔径雷达(SAR)成像技术已得到广泛应用。传统距离-多普勒(RD)算法在SAR成像中无法满足精度较高、运算率较小的需求,而线频调变标(CS)算法基于RD算法引入线性调频参考信号,可有效避免距离徙动校正中的插值计算,从而提高成像算法的计算效率,解决距离迁移问题。文中基于CS算法,从点目标拓展到简单立方体模型,最后对复杂舰船目标进行仿真成像,得到较为清晰的SAR仿真图像,验证了CS算法的有效性,可为复杂目标的辨别监测、反演研究,以及判断舰船航行方向及状态等提供一定的参考。

基于混凝土缺陷超声检测的合成孔径聚焦成像

由于混凝土的随机性,超声波在混凝土中传播伴随着强烈的衰减、反射以及散射作用,回波信号信噪比低,带有损伤信息的有效反射信号同背景噪声混叠畸变。传统超声信号处理难以识别缺陷的具体信息,本文引入了频域合成孔径聚焦算法对超声回波数据进行成像处理,并开展了对混凝土空洞缺陷的数值模拟和试验研究,采用道内平衡处理方法,对混凝土深部信号进行了增强处理,提高了缺陷回波的质量,对多次自发自收数据进行了频域合成孔径成像处理,空洞缺陷的绕射波被收敛,提高了100 kHz超声波的检测成像效果;同时预制了双空洞混凝土试件,使用宽频带窄脉冲探头进行现场混凝土空洞缺陷超声波检测试验,结果与数值模拟结果基本吻合,证明了合成孔径聚焦技术能够使混凝土缺陷的绕射波得到了很好的收敛,有效提高了小孔径超声波探头的分辨率。

基于相控阵与合成孔径聚焦方法的CMUT阵列虚拟声源成像技术

对电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列成像中的相控阵(PA)和合成孔径聚焦技术(SAFT)的综合方法进行研究,使用CMUT子阵列形成虚拟声源,并利用虚拟声源的辐射能量进行超声成像。通过对比不同孔径的超声波声束发散程度,得到CMUT阵列最佳子孔径阵元数量为9,CMUT阵列实验通过将子孔径阵元数量从1到15依次增加,观察水中两个不同深度的钉子成像清晰度来验证最佳子孔径阵元数量。与传统全矩阵捕捉(FMC)成像技术相比,多阵元SAFT合成的虚拟声源辐射能力更强,所以有更好的探测深度,同时由于利用子阵列进行超声数据采集,因此减少了CMUT超声成像系统的硬件采集通道数。