太赫兹目标特征研究进展

伴随着太赫兹雷达技术的快速发展,有关太赫兹目标特性的研究得到国内外学者的重视,并成为近几年的一个重要研究领域.本文综述并分析了太赫兹目标特性的国内外最新研究进展,包括光滑和粗糙表面简单散射体的太赫兹特征、复杂形状目标缩比模型的太赫兹ISAR成像、缩比模型的太赫兹RCS测量的研究进展,为太赫兹雷达系统设计、目标识别以及隐...     

GPU 加速条件下基于相位补偿反投影算法的太赫兹 ISAR 成像

介绍了0.22 THz步进频率雷达系统及二维高分辨率ISAR成像方法。该雷达系统的合成带宽为12GHz,可以同时实现近场及远场成像。在近场条件下,该系统在距离向和方位向实现二维高精度成像,通过相位补偿反投影算法,太赫兹ISAR图像的分辨率可以达到厘米量级。研究结果表明,采用同样的太赫兹频率步进雷达系统,基于反投影算法的太赫兹ISAR成像可以实现更高的精度和更精细的分辨率。为了加速成像过程,采用了GPU的加速平台,该方法为进一步开展近场高分辨率雷达成像,特别是太赫兹波段雷达成像提供了研究基础。     

太赫兹雷达技术

太赫兹雷达具有带宽大、分辨率高、多普勒敏感、抗干扰等独特优势,是目标探测领域的重要发展方向。该文首先回顾和介绍了电子学和光学太赫兹雷达系统历史、现状和最新进展,其次对太赫兹雷达目标特性从机理、计算、测量3个方面进行了梳理和概要介绍,同时阐述了太赫兹ISAR、SAR、阵列和孔径编码成像研究状况,简要介绍了太赫兹雷达在预警探测、安检反恐等领域的应用,最后对太赫兹雷达技术的发展方向进行了展望。      

复杂目标的太赫兹波近场RCS快速计算

在太赫兹频段,散射目标大部分处于近场区域,远场计算方法已经不再适用,为此该文推导了近场雷达散射截面(RCS)的计算公式。针对太赫兹频段近场条件下,物理光学法(PO)由于面元数量巨大引起的遮挡判断耗时过长,以及图形电磁学(GRECO)以像素为计算单位计算误差过大的问题,该文提出一种以面元为计算单位,以像素为遮挡判断单位的复杂目标太赫兹波近场RCS的快速计算方法,该方法在保证计算精度的基础上,大大降低了遮挡判断的计算复杂度和时间。最后,以标准目标体平板、球体以及复杂目标体卫星在不同距离下的雷达散射截面的计算为例,验证了该方法的有效性和准确性。     

太赫兹二维成像技术研究进展

太赫兹成像技术在人体安检、无损探伤、质量监控、生物医学、半导体特性表征等许多领域展现出广泛的应用前景。本文综述了各类太赫兹二维成像技术,包括太赫兹扫描成像、太赫兹单像素成像、电光调制太赫兹成像、太赫兹相机直接成像等技术,综述各类成像技术的研究背景,分析了具体的成像方法和成像结果,总结了不同太赫兹成像技术的优缺点并对今后太赫兹成像技术的发展趋势做出展望。     

基于微波倍频源太赫兹频段雷达散射截面测量

在220～330 GHz频段,采取自由空间场形式,采用扫频连续波信号进行目标雷达散射截面(RCS)测量。系统由矢量网络分析仪,毫米波混频器,馈源及目标支撑系统组成。多种散射测量技术将通过实验验证并应用于目标测量中。最终保证系统对–23.6 dBsm目标的测量精度达到±3 dB。      

抛物面天线目标太赫兹雷达散射特性

抛物面天线目标在太赫兹波段下属于电大尺寸。基于电磁散射计算软件CST Microwave Studio来建立旋转对称抛物面天线目标的CAD模型,采用高频渐进法分别求解目标在太赫兹波段和X波段下的雷达散射截面,进而研究分析目标RCS特性,高分辨率一维距离像和逆合成孔径雷达像特性。     

太赫兹频段的近程ISAR成像系统

介绍了一种THz频段的近程逆向合成孔径雷达(ISAR)成像系统.该系统采用EIO作为THz功率源,工作频率345 GHz,探测距离5～20 km,探测精度可达3.75 m,并具有较小的波束宽度、较高的分辨率和突出的抗干扰能力.在此基础上,对ISAR成像系统的技术指标进行分析.包括天线增益与探测距离和雷达发射功率之间的关系.该近程ISAR成像系统,可以进一步改进低空目标探测技术,未来随着太赫兹技术的发展,将会在低空探测和近程反导方面得到广泛应用.     

用于空间领域的太赫兹技术研究概况

作为电磁波中从红外光到微波的过渡区,太赫兹波所具有的独特性能已得到了人们的广泛认识。随着太赫兹辐射源、太赫兹探测器等单元技术研究的不断成熟,美国、欧洲和日本已率先将其应用于空间天文观测、深空探测和对地气象环境监测等领域。重点总结了这些应用中的技术发展情况,并简要分析了太赫兹雷达与通信技术的研究状况和应用前景。     

太赫兹技术及其应用研究的进展

过去十年来,太赫兹技术理论研究的蓬勃发展带动了太赫兹波应用领域的迅速扩大。本文概述了太赫兹波的产生、探测技术等基础研究的现状,重点介绍了近年来太赫兹波在物体成像、环境监测、军事和通信、医学和生物及其它几个应用领域的研究进展和最新研究成果。     

基于不变矩的微动目标二维平流层ISAR成像算法

为了解决在平流层环境下,ISAR 成像过程中存在微动成分时对成像的干扰问题,提出了一种基于不变矩的微动目标二维平流层ISAR成像算法。该算法首先利用不变矩工具对不同子孔径的回波分量进行分类,然后将影响成像质量的数据进行分离,最后利用分离后的数据进行子孔径拼接成像。该方法处理过程简单,实时性强,并能明显改善成像效果。     

基于MIMO的ISAR成像算法研究

基于RD算法的ISAR成像在实际应用中由于很多复杂的因素导致可利用的成像积累时间短,有可能达不到所要求的方位向分辨率。在此研究了几种不同情况下,结合MIMO技术对同一目标ISAR成像的算法。它采用多个收发雷达对同一目标发射一组射频信号,通过对接收到的回波信号进行匹配滤波实现距离像压缩,将不同雷达接收到的距离像进行选取、插值、组合,最后对组合后数据进行方位向多普勒分辨成像。理论推导以及仿真实验结果证明,该方法在不同情况下都可以在达到方位向分辨率的前提下,缩短成像所需时间,或者在确保成像时间的前提下,提高成像的分辨率。这样缩短成像时间的方法扩大了ISAR成像的应用范围,提高了ISAR成像效果。     

低频太赫兹准目标雷达散射截面的实验研究

以研究太赫兹雷达散射截面的特性为目的,选用所搭建低频太赫兹雷达测试系统,并借助于标准目标法开展了有关太赫兹雷达粗糙铝盘散射截面的实验研究工作.实验结果表明:在小角度散射中太赫兹雷达散射截面随散射角的增大变化比较明显,在散射角超过5后太赫兹雷达散射截面随散射角的变化趋向缓慢,但当散射角超过12后探测信号的强度已衰减到无法测量,在太赫兹雷达散射截面的测试中没有出现微波雷达散射截面的大小随散射角的变化而剧烈振荡的现象;将测试结果与同尺寸微波、激光雷达散射截面的结果进行了对比,得到结论:在0附近太赫兹雷达散射截面的数值比同尺寸微波雷达散射截面的数值要小两个数量级,但比同尺寸激光雷达散射截面的数值要高一个数量级.     

0.67 THz ISAR成像雷达收发链路设计

介绍了一种工作频率为0.67 THz的逆合成孔径雷达(ISAR)成像系统,该系统作用距离为2 m~8 m,成像分辨力1 cm×1 cm,采用收发分开的天线,发射信号形式为宽带线性调频连续波信号,可应用于安检和无损检测等多个领域。给出了其收发链路的设计方案,对作用距离、发射功率、信号相噪、分辨率、接收灵敏度、接收增益等指标进行了具体论证,并对收发链路各功能模块的组成结构进行了详细描述,为后续开展成像雷达系统的整机研制工作提供理论基础和技术支持。     

雷达目标特征提取的一种方法

将小波变换和马氏距离相结合，提出了一种基于ISAR成像的雷达目标特征提取方法。对ISAR成像数据进行正交二进Symlet小波分解和门限处理，对数据进行压缩，然后计算压缩后坐标点的马氏（Mahalanobis)距离，得到目标稳定的特征向量。由实验结果看出，此向量具有在一定范围内的不变性，能够用于雷达目标识别。     

太赫兹雷达散射截面测量中定标体的确定

围绕赫兹雷达散射截面定标体选定的内容开展了一系列工作,确定了适合作为太赫兹雷达散射截面标准体的工艺要求和加工方式,并先后对6种通过不同工艺加工成的太赫兹雷达散射截面的标准体材料进行了测试,分别测出半球反射率随波长的变化关系,确定了适合作为太赫兹雷达散射截面标准体的工艺要求和加工方式,加工出符合条件的太赫兹雷达散射截面测量中用作定标金属铝球,并利用该定标体对其他目标体在低频太赫兹波段的雷达散射截面进行了初步测量。     

基于Costas编码跳频雷达信号分析及成像研究

常用的跳频宽带雷达大都是基于发射顺序步进载频的脉冲信号形式,而这种信号的模糊图为斜刀刃形,存在距离-速度耦合,容易造成测距不准和多普勒效应.为了改善高分辨力雷达测距测速性能,提出了在ISAR成像中采用Costas编码脉冲序列,推导并比较了Costas编码脉冲序列和常规步进频脉冲序列的模糊图,分析了Costas编码跳频雷达信号形式,指出它可以消除距离-速度耦合,具有更好的测距和测速性能,并给出了ISAR成像的算法步骤.最后仿真验证了该算法的正确性.     

压缩感知机动目标ISAR成像新方法

基于Fourier基的压缩感知（Compressed Sensing,CS）算法已被成功应用于平稳运动目标的逆合成孔径雷达（Inversed Synthetic Aperture Radar,ISAR）成像。但由于建模时对ISAR回波方位相位高次项的忽略,Fourier基矩阵对机动目标回波数据方位信息的稀疏表示失效,导致对机动目标的成像在方位向模糊。鉴于时频分析技术良好的时频局部化特性,将其引入到雷达回波方位向分析中,以改进用于表示雷达回波数据的稀疏基,实现对选定时间切片内回波数据多普勒频率的稀疏表示。改进后的基矩阵在通过CS技术解析回波在时间切片内方位信息的同时,又保证了利用有限数据成像的分辨率。与基于Fourier基CS成像等现有方法相比较,新方法在方位向的成像质量上有较大改进。仿真实验验证了算法的有效性。     

基于调频连续波的双基逆合成孔径雷达研究

在双基地雷达模型的基础上,研究了应用调频连续波（FMCW）雷达进行双基逆合成孔径雷达（ISAR）成像的具体问题。首先对双基体制下FMCW雷达的回波信号进行详细分析,从回波信号相位中提取出采用FMCW信号所特有的距离快时间和方位慢时间耦合项,分析该耦合项在距离多普勒域的形式及其对目标一维距离像的影响,并采用相应的补偿算法进行补偿。仿真结果表明：所述补偿算法能有效改善采用FMCW信号导致的散焦现象,获得聚焦良好的目标成像图。     

真空罐内雷达目标散射特性测量方法的研究

为了在真空条件下对等离子体云团的雷达波散射特性进行快速测量和分析,系统采用了真空罐模拟目标飞行时的高空大气环境,使用传统的线性调频测量体制和单天线方案,在近距离实现了关于等离子体云团的单站RCS测量,测量精度较以往的双天线方案有所提高。