基于压缩感知的脉间捷变频SAR成像研究

捷变频技术应用到合成孔径雷达系统中会存在多普勒调频率捷变、方位向无法压缩等问题.在分析捷变频SAR回波相位特性的基础上,本文研究了传统的相关法在方位压缩中的应用;针对相关法效率低、旁瓣高等固有缺陷,考虑到回波信号的稀疏性,提出了基于压缩感知的方位压缩算法,并形成了一种距离压缩采用匹配滤波、方位压缩采用压缩感知的捷变频SAR二维成像方案.仿真实验表明,该方案能克服多普勒调频率捷变等问题,实现捷变频SAR二维成像,并具有低旁瓣、高分辨等优点.

基于CS和随机声呐阵列的水下目标方位估计

针对线性被动声呐的水下目标方位估计问题,考虑到水下目标的方位相对于所有可能的探测方位是稀疏的这一事实,采用压缩感知(CS)技术设计目标的方位估计方法。依据CS理论中的互不一致性(MIP)条件,构造了一种阵元稀疏且随机分布的线列阵声呐结构。对以上设计的方位估计方法和声呐阵列信号进行了仿真。仿真结果表明,采用稀疏随机声呐阵列,并结合基于CS的目标方位估计方法,不仅能够在水下低信噪比的情况下准确分辨空间方位集中的多个目标,而且能够在目标源信号相干的情况进行准确的方位分辨。

基于子孔径方法的机载SAR实时处理

分析了SAR成像过程中方位压缩的机理,提出了基于方位子孔径处理的机载SAR实时成像算法。该算法将方位压缩过程划分为多个方位子孔径的压缩,然后通过子孔径压缩结果的合成以完成方位压缩,整个过程基于快速傅里叶变换通过串行流水的方式实现。实录数据的成像实验表明,该算法能有效地克服实时成像中长合成孔径带来的困难,获得比较满意的成像质量。

一种基于压缩感知恢复算法的SAR图像方位模糊抑制方法

方位模糊现象广泛存在于星载合成孔径雷达图像中。当模糊能量较强时,会出现大量的虚假目标,严重影响对图像的判读。由于模糊能量与真实主区能量在时域、频域中均互相混叠,现有的处理方法很难在不损失分辨率的条件下,有效抑制方位模糊所产生的"鬼影"。该文提出一种基于压缩感知恢复算法的方位模糊抑制方法,通过截断图像的多普勒频谱实现模糊抑制,而后将原始图像作为先验信息、将截断谱作为观测结果,利用压缩感知恢复算法,迭代求解出高分辨率的图像。经过仿真与真实数据验证,该方法可以有效抑制方位模糊能量,而不损失主区目标分辨能力,且对复杂场景同样具有良好的效果。

双站聚束SAR的方位分辨特性和波束压缩比研究

与双站条带SAR相比,双站聚束SAR只要有足够的聚束时间,理论上就可以达到理想的方位分辨率,不受收、发天线波束宽度和天线尺寸大小的影响.文中主要研究双站聚束SAR方位分辨特性、波束压缩比等,并给出了相关数学解和仿真结果.

中国大陆应力、应变率场方向特征分析

基于World Stress Map(WSM)计划与GPS观测结果,利用最小二乘配置方法对中国大陆及周边应力方向和应变率场进行了研究,结果表明二者分布总体一致,在青藏地块东部存在一定差异,应力方向表现为近NE向而GPS主压应变率表现为近EW向;另一差异区域位于西域地块西部,应力方向表现为自西向东由NW向NE的转变,GPS主压应变率以近NS向为主。

用于匀加速转动目标成像的FRFT方位压缩方法

复杂运动目标的转动分量多数情况下可近似为匀加速转动,散射点多普勒回波可以近似为LFM信号,经传统RD算法的DFT方位压缩后,散射点在傅里叶谱域上表现的方位向图像将出现散焦,引起图像质量下降。作为LFM信号,匀加速散射点的多普勒回波必然在某分数阶傅里叶域具有能量聚集性最好的频谱,且频谱峰值位置和幅度分别对应散射点的横向坐标和散射强度,散射点在方位向的聚焦像可由该频谱直观表示,该方法被称为FRFT方位压缩。通过对仿真数据的处理表明,相对于DFT和RID算法,FRFT方位压缩具有分辨率高、交叉项干扰少等优点。

方位多波束合成孔径雷达压缩感知成像研究

针对高分辨率宽测绘带合成孔径雷达(SAR)成像面临高速采样、大数据量存储等问题,将压缩感知(CS)理论与方位多波束(MAB)技术结合,提出一种基于压缩感知的方位多波束SAR成像方法。该方法对SAR回波信号进行快时间和慢时间维的降采样,然后分别构造距离和方位维的测量矩阵,利用随机滤波CS理论实现对目标的二维稀疏重建。仿真结果表明,该方法不仅能以较少的采样数据解决方位高分辨与宽测绘带之间的矛盾,还能在噪声存在的情况下重建目标的二维图像。

基于二次距离压缩的合成孔径声呐改进距离-多普勒算法

传统的距离-多普勒算法主要应用于合成孔径成像中正侧视或小斜视角情况。在合成孔径声呐实际应用中,经常需要在较大的斜视角模式下对目标成像,而此时距离向和方位向的耦合会非常严重。在研究经典距离-多普勒算法原理的基础上,改进了适合大斜视角条件下成像的距离-多普勒算法。在放弃菲涅尔近似的条件下,提出了更精确的距离双曲线模型,并对算法进行了重新推导。提出了新的二次距离压缩方法,能更好地消除距离向和方位向的耦合。利用改进算法对成像区域中任意多个点目标上进了成像仿真。仿真结果表明,改进算法具有较高的分辨率和适中的运算量,比传统算法更适合应用于大斜视角成像。

合成孔径雷达的噪声干扰

合成孔径雷达是一种成像雷达,在距离上和方位上都采用脉冲压缩技术,因此,具有极高的分辨力。本文通过给出的合成孔径雷达干扰方程,提出对一部具有两种不同匹配滤波器的雷达实施噪声干扰时,应采用两种不同带宽的噪声干扰信号,以及实施噪声干扰的方法。

一种复域压缩感知目标方位估计方法

针对频域压缩感知目标方位估计方法的性能退化问题,本文通过对线列阵接收信号进行复解析变换,按预估方位在复域对各阵元信号进行时延补偿、相关和累积处理,构建复域感知矩阵和测量值,采用复域压缩感知方法实现空间谱合成和目标方位估计.数值仿真和实测数据处理结果表明,在同一检测概率下,相比频域压缩感知方法,该方法对输入信噪比的最低要求得到近10lgMdB(M为通道数)的降低,提升了对弱目标的检测能力.

基于压缩感知的合成孔径雷达二维成像算法

通过对合成孔径雷达回波信号的分析,利用压缩感知理论基于信号稀疏性或可压缩性的基本原理,提出了方位稀疏表示的一种新方法,在此基础上给出了基于压缩感知的SAR回波信号处理方法和二维成像算法,实现了压缩感知对信号的全新采集和编解码,以较少的数据量实现成像,有效地抑制旁瓣,在一定程度上提高了成像中目标的分辨率,为有效降低高分辨合成孔径雷达的数据率提供了一种有效途径。通过对仿真数据和实测数据的处理验证了所提方法的可行性和有效性。

利用去卷积实现雷达方位压缩

本文介绍一种新的信号处理方法:对天线方向图和天线扫描时产生的目标方位回波实现去卷积来提高雷达的方位分辨率。仿真结果证明方位分辨率得到了提高。

谷子籽粒压缩力学性质及损伤裂纹形成机理

在谷子联合收获机及谷子加工机械装备设计研制中需要掌握谷子籽粒的基本物性参数和力学性质,以及受压致谷子谷壳与米粒损伤及裂纹形成过程,从而确定和优化工作参数。为此该文测定了不同含水率下(25.1%,20.9%,17.5%,15.2%)4种优质谷子品种(晋谷21,张杂10号,吨谷,长谷)籽粒的基本物性参数,包括千粒质量、三轴尺寸等,并研究了不同含水率、品种和压缩方位(长度、宽度和高度方向的压缩方位)对谷子籽粒的压缩力学性质的影响,对试验数据进行了多响应完全随机区组分析。结果表明:同一品种谷子籽粒的长、宽、高、千粒质量、算数平均径、几何平均径均随含水率的降低而减小,不同品种间的物性参数差异显著(P<0.001);影响屈服载荷、变形量、破坏能以及表观弹性模量的主要因子依次是压缩方位、含水率、品种。对于同一种谷子,籽粒的长度、宽度和高度方位压缩时的屈服载荷和表观弹性模量都随着含水率的升高而减小,压缩变形量和破坏能随着含水率的降低呈先减小后增大的趋势。长度、宽度和高度方位压缩时,损伤裂纹的形成过程及发生机理、扩展形态和部位均不同,分别是:从籽粒的尖冠处沿着胚和胚乳连接处扩展,形成几乎贯穿籽粒长度方向的裂纹;从上下两接触点处由应力集中形成的贯穿籽粒宽度方向的裂纹;从腹面的种脐处沿胚乳抗压性最弱的部位延伸且贯穿籽粒一半的裂纹。研究结果为谷子播种,联合收获机及相关加工机械的设计、参数优化提供依据。

合成孔径激光雷达多通道TOPS模式及频谱恢复方法

针对多通道循序扫描地形观测模式中单个通道的回波数据在方位向存在模糊,采用传统空域波束形成技术及方位预滤波方法均无法恢复信号频谱的问题,在分析产生模糊原因的基础上,提出了一种基于谱压缩的空域波束形成方法.该方法首先对信号进行反旋处理,压缩信号的频谱宽度;然后对多通道数据进行空域波束形成,获得无模糊的频谱;最后对信号反旋处理引入的相位项进行补偿,得到原始信号的二维频谱.点目标及场景仿真实验数据处理结果均验证了该算法的有效性.

星载扫描模式合成孔径雷达成像算法研究

文章在分析SPECAN成像处理算法基础上,应用改进的SPECAN算法进行星载扫描SAR成像。给出了对Burst图像内和子测绘带间Burst图像方位向像素间隔归一化方法,通过计算沿距离向的方位尺度变换因子实现整个测绘带方位向像素间隔的归一化。最后通过对点目标成像仿真,验证了算法的有效性。

裸燕麦籽粒压缩力学性能试验及破裂生成规律分析

为降低裸燕麦籽粒在机械收获、播种、干燥、运输及加工等过程中的机械损伤,掌握裸燕麦籽粒压缩力学特性及其破裂生成规律,以白燕2号裸燕麦为研究对象,在CTM2050型微机控制电子万能材料试验机上,对其籽粒进行了压缩力学性能试验,测得6个含水率下的裸燕麦籽粒在X轴、Y轴及Z轴三个方位加载下的屈服载荷,并观察籽粒在受压过程中破裂的生成规律。试验结果表明:沿同一方位压缩时,屈服载荷随含水率的升高而降低,如沿X轴方位对籽粒压缩时,籽粒含水率由11.97%升高至26.97%,而籽粒的屈服载荷则由29.33N降低至18.80N;在同一含水率下,沿X轴方位对籽粒进行压缩时屈服载荷最大,Z轴压缩时次之,Y轴压缩时最小,如籽粒含水率为11.97%,沿X轴方位对籽粒进行压缩时屈服载荷为29.33N,沿Z轴压缩时为28.02N,沿Y轴压缩时为13.72N;压缩方位相同,裸燕麦籽粒受到压缩力作用产生破裂的基本规律大致相同;压缩方位不同,裸燕麦籽粒破裂方向一致,均沿长度(L)方向破裂,但是破裂位置不同。沿X轴方位压缩,破裂位置出现在背面以及腹面边缘处;沿Y轴方位压缩,破裂位置出现在腹沟线处;沿Z轴方位压缩,破裂位置出现在腹沟线及背面边缘处。研究结果为裸燕麦机械化收获、播种及相关加工机械的设计、开发、参数优化提供理论依据。

上海佘山地震台阵远震记录的压缩感知分析

将压缩感知方法应用于上海佘山地震台阵远震定位,对于该台阵记录的M_S 5.5以上全球地震事件,根据震级大小、地震波走时、事件分布,筛选得到45个远震事件记录,采用分析压缩感知及传统方法,计算最优反方位角和慢度值,发现压缩感知方法在地震台阵的远震定位中表现良好;对于震相较为复杂的地震,在求取能量最大及超过最大能量95%以上的点,得到最终源信号,也就是震源位置,压缩感知方法具有更高的分辨率。

基于涡旋电磁波体制的三维SAR成像方法

涡旋电磁波得名于其传播时围绕行进轴的旋转现象,该电磁属性被称为轨道角动量。基于其在方位角上的目标分辨能力,该文将涡旋电磁波引入传统的合成孔径成像中,提出了一种新的三维成像方案。在结合轨道角动量模态域之后,将合成孔径雷达二维回波扩展到三维。首先,基于波形分集理论,获取同时多模态回波数据,并利用傅里叶变换(FT)变换到方位角维,形成距离-合成孔径方位-方位角三维数据。然后,基于Radon-FT,提出了一种联合二维方位压缩算法来生成三维目标成像。仿真结果验证了系统和算法的性能,证明了涡旋电磁三维合成孔径成像雷达系统的优越性。

基于压缩感知的地震数据重建

"两宽一高"(宽方位、宽频带、高密度)地震采集技术在解决复杂构造成像、岩性勘探以及油气藏精细描述等方面具有明显的技术优势,然而其工业化应用还需解决复杂地表以及勘探成本等制约因素。基于压缩感知理论及非规则观测系统的最优化设计,有效降低了勘探成本;随后利用L_0正则化和L_1正则化混合迭代的方法求解0范数稀疏约束的优化问题,重建地震数据,实现在一定成本限制的条件下获取更高密度数据体的目的。TFT工区基于压缩感知的数据采集与重建,验证了方法的有效性,为"两宽一高"地震勘探采集技术的工业化应用提供了有效的思路。