光学综合孔径冗余基线校正法中的阵列设计

针对光学综合孔径相位校正法中的冗余基线校正法,利用矩阵论详细分析了其原理和阵列结构要求。指出该方法可以实现由仪器或传输介质等引起的相位误差的实时校正而无需建模或反复计算,但阵列结构必须含有足够多的用于校正误差的冗余信息,即相应的矩阵必须满秩且具有较小的条件数和栅距,以保证解的唯一性。在此基础上,提出新的12孔冗余阵列结构。仿真实验结果表明新阵列相应的矩阵满秩且条件数为21.3177,栅距为1/93,满足设计要求,可以用于实际应用中。     

高灵敏度多倍冗余综合孔径辐射计

针对给定空域亮温成像的辐射计在成像时间受限条件下温度灵敏度难以提高的问题,在分析典型辐射计成像体制温度灵敏度基础上,提出了通过增大阵列稀疏比提高综合孔径辐射计温度灵度的方法.设计了一种具有多倍冗余基线的稀疏阵列配置,阵面单元可构成多个T型稀疏子阵,每个T子阵独立实现综合孔径辐射计亮温图像重构,并通过多幅亮温图像平均提高...     

基于稀疏综合孔径天线的艇载成像雷达研究

 基于稀疏综合孔径天线概念,研究了平流层飞艇载对地观测成像雷达系统中的重要问题.提出了稀疏阵时分多相位中心孔径综合方法,该方法使得综合后的相位中心在数量上和分布情况上与满阵天线相同,从而避免了稀疏阵旁瓣较高的问题;利用模拟退火算法对阵列进行了优化,以使实际使用的阵元最少;为提高系统作用距离,采用多频正交信号形成多发多收的工作模式,通过频率拼接提高距离分辨率;由于综合孔径天线阵列长度远小于场景宽度,系统采用了子孔径成像方法,并将曲线拟合和自聚焦处理相结合,解决了存在阵列形变误差时的精确成像问题.仿真结果表明了本文方法的有效性.     

综合孔径无源成像探测系统阵列特性分析

毫米波综合孔径无源成像探测系统阵列设计一般受到系统复杂度、平台、受限布阵区域及共形等众多约束条件的限制,因此如何根据约束条件开展阵列设计是实际应用中需要解决的第一个技术问题。针对该技术问题,对常见阵列的阵列布阵特点、空频域采样特征以及阵列性能等方面进行了详细分析与比较。分析表明,在同等受限布阵空间以及天线数目近似相等的约束条件下,圆阵以及Y/ 交错Y 形阵的整体性能较优,研究结果可为毫米波综合孔径无源探测系统的理论研究和系统设计提供指导。     

基于改进CLEAN算法的毫米波综合孔径成像重建方法研究

在毫米波综合孔径成像中,当处理对象是扩展源时,得到的图像存在着条纹现象。提出了一种改进的CLEAN算法,将经过窗函数加权的阵列点散布函数用于CLEAN算法的解卷积过程。仿真结果表明,采用该算法对被点散布函数副瓣和噪声污染的毫米波综合孔径图像进行重建时,图像质量得到了进一步改善。     

镜面反射综合孔径近场成像及其成像分辨率研究

镜面反射综合孔径成像技术是一种通过非相干探测实现综合孔径成像的方法,利用功率探测获得余弦可视度函数,进而通过反演算法获得目标场景亮温图像。文中对镜面反射综合孔径成像方法的近场成像及其成像分辨率进行了理论研究,并通过点源成像实验对理论分析结果进行了实验验证,实验测得的成像角度分别为16.07°、18.48°、23.73°和27.47°,对应的成像分辨率分别为0.95°、0.98°、1.00°和1.04°,实验结果和理论计算结果相符,表明了镜面反射综合孔径成像技术在近场成像领域应用的有效性和优越性。     

镜面反射综合孔径成像方法研究

常规的综合孔径成像方法需要进行相干探测,阵列单元为结构复杂的超外差结构,随着成像频率的增加,其研制难度和性能要求将限制综合孔径成像技术在高频段的发展。文章提出的镜面反射综合孔径成像方法采用非相干探测方法,通过探测器阵列或单元扫描对目标场景进行幅度(功率)探测即可获得可视度函数,然后通过成像反演方法获得场景的亮温图像。镜面反射综合孔径成像方法使用的非相干探测单元结构简单,实现难度低,可避免在高频段实现综合孔径成像的难点。镜面反射综合孔径成像方法相比常规综合孔径成像方法实现相同的成像结果可节约一半的天线阵列孔径,并且最少只需一个阵列单元即可实现综合孔径成像。通过理论分析、仿真计算和点目标源成像实验对镜面反射综合孔径成像技术进行了研究。镜面反射综合孔径成像技术为实现综合孔径成像技术提供了一种新途径。     

综合孔径辐射计反演成像算法研究

高效的反演成像算法是综合孔径辐射计成像的关键技术之一。提出一种基于视场细分的改进反演成像算法,将视场细分成多个矩形子区域,利用反演亮温与可视度函数的傅里叶变换关系,得到每个子视场的反演亮温。通过理论证明和仿真计算表明:该算法可使系统中未消除的误差分量对亮温反演的影响最小,与常用的BG算法对比分析:表明了新算法的正确性和有效性,且计算速度快。     

基于双模型的综合孔径辐射计成像反演方法

针对综合孔径成像中,基于单一模型的成像反演方法难以有效应对模型误差,进行准确图像重构的问题,提出了一种基于双模型(DM)的综合孔径成像反演方法,用于校正反演模型的参数误差,并对目标场景进行高精度的毫米波图像重构。鉴于傅里叶变换(MFFT)模型和G 矩阵(GM)模型参数敏感性不同的特性,提出的DM方法首先通过比较两种模型的重构误差,对存在误差的成像参数进行准确校正;然后在精确GM模型的基础上,借助改进的正则化方法重建出高精度的目标图像。经仿真实验证明,相比于传统的单模型成像方法,提出的DM方法能够有效校正成像模型的参数误差,并对目标场景进行高精度的毫米波图像重构。     

二维综合孔径微波辐射计成像理论与方法研究

本文在顺轨方向孔径综合技术的理论研究的基础之上,对星载二维成像综合孔径微波辐射计的成像理论进行了分析,讨论了二种不同的基线结构方案,并对相应的可见度函数采样方案和成像反演算法进行了讨论.最后通过数值模拟说明了本文提出的成像理论和基线结构方案具有可行性.     

一种低冗余二维综合孔径辐射计天线阵列布局

干涉综合孔径微波辐射计是利用孔径合成技术实现高分辨率的无源微波雷达成像系统,天线阵的优化设计是系统设计中的一个关键问题.文章提出了一种利用一维低冗余线性阵列构造低冗余二维天线阵列的方法,并将其设计阵列的冗余度与常规'U'形、'T'形阵列的冗余度进行了分析比较.分析结果表明,当天线单元数目足够多时,文中提出的阵列布局方式比常规的'U'形、'T'形阵列布局方式可节省11%～19%的通道数目.     

采用光学处理方法的被动太赫兹波综合孔径成像

综合孔径技术对于提高被动太赫(THz)成像系统的分辨率、减小系统体积有着重要的意义.研究了一种基于电光调制和空间光干涉成像的THz综合孔径成像技术.在该成像方法中,天线阵列接收目标辐射的THz信号,通过混频和电光调制将信号振幅和相位信息加栽到激光载波上,由光纤传输该激光信号并在光纤末端形成天线缩比阵列结构,最终利用光纤阵列输出光束的空间互相干在透镜焦平面上获得目标成像.分析了该成像方法的原理,以及成像中的信号变换与光学干涉处理的关键技术,并利用0.5 THz超导体一绝缘体一超导体(SIS)接收机进行了电光调制和干涉实验.结果表明:该方法能够应用于被动THz综合孔径成像.     

Ka波段毫米波综合孔径辐射计成像研究

华中科技大学电磁场与微波技术中心已经设计并研制出一套工作于Ka波段的16阵元一维毫米波综合孔径辐射成像系统HUST-ASR,样机采用了最小冗余稀疏直线阵列以及先进的数字相关技术。阵列幅相误差对综合孔径辐射计成像会产生严重影响,文中提出一种不增加系统硬件复杂度、易于实现的单外部辅助源校正方法,给出在辐射计低信噪比条件下的校正算法,并进行了成像试验验证。试验结果表明,该校正方法能够有效校正毫米波综合孔径辐射计的幅相误差,经过校正后的成像系统对自然场景实现了非常清晰的毫米波综合孔径亮温图像,空间分辨率达到0.64°,证明该系统具有良好的成像性能。     

二维圆周阵列综合孔径微波辐射计信道误差分析

给出了一种综合孔径微波辐射计二维圆周非均匀分布阵列的排布方案,并在此基础上分析了信道串扰、信道不平衡、系统噪声等产生的误差,建立了各种误差的特性仿真模型.然后给出了各误差的补偿方法及噪声的消除方法,通过BG反演算法实现了在各种误差下的亮温反演,证明了以上误差补偿的有效性.     

被动综合孔径成像中的光学处理技术

综合孔径技术已被广泛应用于被动式毫米波成像.由于成像系统的电路需要对天线收到的电信号进行长时间的处理以得到足够多的数据来重建图像,因此成像速度慢是这种方法的主要限制.通过电光幅度调制技术把毫米波调制到激光载波上,带有图像信息的光信号通过光纤传输后再经过透镜可以直接成像.本文从原理上比较了新的电光成像系统和原系统的异同,对于提出的新系统,采用10GHz的微波调制信号,载波波长为1550nm的激光进行一维点源成像仿真.成像结果说明了新的电光系统可以得到含有源辐射强度和方向信息的图像,但由于光纤间距远大于光波长,图像的角度范围大大缩小.仿真结果说明新的成像系统可以快速成像,并且通过增加孔径个数可以提高图像的分辨率.     

光学稀疏孔径成像复合孔径阵列结构研究

对环型、Y型和Golay6等典型的光学稀疏孔径成像系统,给出了最大和最小填充因子,结果表明,最大填充因子只与子孔径的数目有关.提出一种建立在典型光学稀疏孔径阵型基础上的复合孔径阵列结构,给出了3种不同复合孔径阵列结构形式,在填充因子相同的情况下,用计算机仿真子孔径间距变化、子阵列旋转对调制传递函数(MTF)的影响,并对系统模拟成像及噪后的图像进行重构,使用相关系数对图像质量进行评价.结果表明,这种复合孔径阵列结构通过复制子阵列能够扩大系统的口径,而且具有易于加工、装调方便的特点.     

数字全息亚像素位移综合孔径方法

孔径综合是提高成像分辨率的有效手段。针对综合孔径数字全息术,提出一种亚像素位移精度的孔径综合方法。利用基于快速傅里叶变换的菲涅耳衍射公式进行目标光场重构,利用傅里叶变换的移位性质,将全息图的位移量转化为活塞相位和倾斜相位,从而实现任意位移量的数字全息孔径综合。开展了数字离轴全息综合孔径实验,实验结果验证了该方法的有效性。同时,在牺牲一定分辨率的前提下,该方法能够显著减少孔径综合的运算量,具有很好的实时性,并降低处理器的硬件配置要求。     

CLEAN算法在机载毫米波综合孔径成像中的应用

该文将非即时u-v覆盖的综合孔径射电天文观测中的CLEAN算法应用到即时u-v覆盖的机载二维被动毫米波综合孔径成像中,避免因空间频率覆盖的不完整而产生对图像质量的影响,以达到消除高旁瓣对图像产生的负面影响。该文主要分析了CLEAN算法中具体处理时的清洁脉冲类型、脉冲半峰值宽度和迭代比例因子对处理后的图像的影响。研究结果表明：当清洁脉冲半宽度峰值等于系统脉冲响应图的半峰值宽度时、迭代比例因子为1/256时以及清洁脉冲类型为高斯脉冲时有利于改善图像的质量,该结论对实际的机载被动毫米波综合孔径成像的工程研究具有重要的参考价值。     

基于拉普拉斯算子的综合孔径辐射计成像算法

成像反演是综合孔径辐射计的一项关键内容.然而,综合孔径辐射计成像反演是病态的反问题.虽然传统的正则化方法能有效克服其病态性,但依然存在较大的重构误差.为了进一步降低重构误差,提出一种基于拉普拉斯算子的综合孔径辐射计成像算法.与传统的单参数正则化不同,该算法通过引入拉普拉斯算子项,对差分亮温构造拉普拉斯混合正则化,并利用...     

综合孔径辐射成像系统的轨道摄动误差修正

为了提高综合孔径辐射成像系统在地球物理摄动因素影响下的图像精度,对低轨星载综合孔径辐射成像系统的成像误差的修正方法进行了研究,提出了针对地球形状摄动、大气阻力摄动以及两种摄动共同作用的空域补偿动力学模型,结合空域摄动法和数值分析方法对这一空域误差补偿动力学模型进行了模型简化以及误差补偿算法的研究,并给出了空域补偿算法的流程图。仿真结果表明,所提出的空域补偿算法极大地提高了综合孔径辐射成像系统对于目标场景物体的恢复精度,有效降低了综合孔径辐射成像系统成像的摄动力误差。