高平面分辨率穿透成像雷达的研究与实现

穿透成像雷达利用电磁波对介质的穿透特性,对非金属介质内的不连续点进行高分辨成像。为实现该雷达系统的毫米级高平面分辨率、高探测效率和高便携适用性,设计了高平面分辨率穿透成像雷达系统。采用连续波体制和快速扫描空间采样方案以确保小型化和高成像性能,实现了一体化雷达射频前端;提出了参数未知条件下的自聚焦成像处理等数据处理方法,研制了穿透成像雷达系统样机,质量仅为2.5 kg,可单人手持操作;开展了成像分辨率和穿透能力实验测试,验证了方案的可行性和有效性。

一种VFGPIR序列图像特征评估与选择新方法

利用车载前视地表穿透成像雷达(VFGPIR)进行浅埋目标探测时,从序列图像中提取有效特征是保证高检测概率的同时最大程度剔除杂波降低虚警的关键。针对Fisher鉴别比(FDR)和顺序浮动前进选择(SFFS)方法用于地雷特征选择的局限性,提出一种基于分布参数和SFFS相结合的特征评估与选择方法。首先利用特征样本的分布参数定义代价函数来评估单个特征,并结合探测指标选择有效特征,然后利用SFFS方法并结合相关性分析搜索最优特征子集。实测数据的试验结果表明:序列特征比单帧图像特征具有更好的鉴别能力;该方法可快速有效地选择出具有良好鉴别能力的特征子集。

基于VFGPIR联合特征的决策级加权融合检测方法

车载前视地表成像雷达(VFGPIR)探测浅埋目标时面临虚警率过高问题,可利用序列图像特征的联合检测解决这一问题。首先利用Fisher鉴别比(FDR)定量评估从单帧和序列图像中提取的单个特征的鉴别能力;然后针对单个最优序列特征无法满足探测指标要求提出一种基于决策级加权融合的多特征联合检测方法;最后利用接收机工作特性(ROC)曲线来验证所提方法的有效性。试验结果表明:序列特征比单帧图像特征具有更好的鉴别能力;所提方法性能优于单个最优序列特征、特征向量和多数票融合准则对应的检测结果,有望满足实际探雷应用需求。

一种适用于VFGPIR序列图像的距离多视新方法

车载前视地表穿透成像雷达(VFGPIR)探测系统获取的单帧图像中浅埋小目标的信噪比(SNR)通常较低,导致单帧图像的检测性能很差。利用VFGPIR系统可在不同观测位置对空间同一区域进行多次成像的特点,提出一种基于VFGPIR序列图像的非相干距离多视处理方法,通过距离子带分割和迭代操作实现在线多视处理,并推导了多视图像和单视图像检测概率、虚警概率与SNR之间的关系以及确定多视视数的公式。实测数据处理结果表明:非相干距离多视处理可明显增加目标SNR,很好地抑制相干斑噪声。该方法在明显改善图像质量、提高检测性能的同时,降低计算量。

基于电磁计算的非平整表层回波抑制方法

全息穿透成像雷达对介质表面不平整较为敏感,特别是对于高程差与波长相比拟的介质而言,介质表层反射的回波将掩埋目标回波或形成虚假目标,影响对埋藏目标的准确探测。针对该现象,本文提出了一种基于电磁计算的非平整表层回波抑制方法,该方法根据介质表面高程,利用电磁计算方法拟合非平整表层回波,经过幅度和相位适应校准后,再与包含表层影响的实测回波数据对消,实现非平整表层回波抑制,进而实现有效成像。实验结果验证了本文方法的有效性。