基于分数阶傅里叶变换的弹载SAR成像算法

针对弹载合成孔径雷达(SAR)回波信号的多普勒参数随斜距变化大及传统脉冲压缩成像算法分辨率低的问题,本文提出了一种基于分数阶傅里叶变换(FrFT)的弹载SAR成像算法.首先建立弹载SAR末制导阶段回波信号模型,然后通过局部最优处理来测量回波信号的调频率,并以此计算FrFT的最优阶次,在最优阶次下分别对回波信号进行距离向和方位向的FrFT,从而得到成像区域的SAR图像,最后分别采用传统脉冲压缩成像算法与本文基于FrFT的成像算法进行仿真和实测对比实验.实验结果表明,该算法能够对目标区域精确成像;由于在成像处理过程中,对每个距离向和方位向的回波信号进行独立的局部最优处理,因此该算法更适应于弹载SAR的非线性飞行轨迹,大大提高了弹载SAR的成像性能.该研究成果在目标探测与识别,精确制导等领域中具有重要的应用价值.     

高分辨宽测绘带星载合成孔径雷达频域重构算法

针对传统星载合成孔径雷达(SAR)系统高分辨率和宽测绘带之间的矛盾,采用方位向偏置相位中心结合距离向波束扫描（ScanSAR）模式实现同时高分辨宽测绘带SAR成像,并针对雷达脉冲发射频率、平台速度和天线尺寸不满足严格约束条件导致的方位向非均匀采样提出了频域重构算法。该算法可以实现精确频谱重构,并且极大地提高了系统设计和参数选择的灵活性。五扫六通道SAR系统的频域重构算法的仿真结果显示成对回波抑制达60 dB以上,方位模糊比达-23 dB,证明了该算法的有效性。     

一种基于随机序列的正交离散频率编码信号

双基地合成孔径声呐克服了单基地声呐系统的诸多缺陷,在成像等方面有很大优势,但时间同步仍然是一个目前制约成像质量的重要因素,时间同步误差影响是值得关注的重要问题。在回波信号模型和时间同步误差模型基础上,针对双基地合成孔径声呐进行误差影响的理论分析,并进行仿真验证。结果表明,固定时间误差主要引起距离向聚焦位置偏移,线性时间误差引起方位向聚焦模糊和分辨率降低,随机时间误差引起距离与方位向旁瓣升高。     

基于幅度调制的非线性超声相控阵成像方法*

超声相控阵是超声检测领域常用的材料缺陷定位和成像技术,可便捷快速地对裂纹、孔洞等缺陷进行成像。但是,传统超声相控阵方法对较小缺陷如闭合裂纹不太敏感。非线性超声信号因对材料性能退化以及微小缺陷敏感而广受关注。本文针对疲劳闭合裂纹检测,提出一种基于幅度调制的非线性超声相控阵成像方法,通过测量物理聚焦和虚拟聚焦两种聚焦模式下超声扩散场中的声能差,并将其作为非线性参量,实现疲劳裂纹闭合部分的定位成像和定量表征。将该法应用于7075铝合金试样疲劳裂纹的实验测量,并研究了扩散场信号延迟时间对非线性超声相控阵成像结果的影响。结果表明：相较于传统超声相控阵全聚焦法,基于幅度调制的非线性超声相控阵成像方法能够更准确地定位和成像疲劳裂纹闭合部分;延迟时间的选择对疲劳裂纹长度的表征精度影响较大,本文研究了该延迟时间的选择方法并实现了检测结果的优化。     

环形光束的非线性传输及聚焦特性研究

针对用于产生光镊的环形光束,利用分步傅里叶-贝塞尔变换算法,对二维环形超高斯光束的非线性传输及聚焦过程进行了数值模拟,给出了环形光束聚焦场附近的光强分布,并分析了非线性调制对聚焦性质(包括焦面中心光强、焦面光强的横向分布、轴上光强和光束质量)的影响.研究表明,从聚焦角度来看,非线性调制中的位相调制比振幅调制对环形光束聚焦性质的影响程度要大;从非线性传输角度来看,随着非线性介质长度的增加,位相调制和振幅调制对环形光束聚焦性质各有不同程度的加剧,其中非线性作用对振幅调制的影响要比位相调制明显.     

某型号瞄准制导仪中调制盘图案的设计

基于旋转调频调制盘的定位原理,研究了某型号瞄准制导仪中调制盘图案的设计特点。该调制盘的设计具有调制盘的转动中心与光学系统的光轴不同心,连续线性反映目标的偏离量,以及以直角坐标方式给出目标的方位信息等特点。设计了该调制盘的外、内调制光路的调频图案。外、内调制光路上的图案分别刻饰有三条光路,它们各自对应着6个不同的频率区域。给出了该调制盘确定偏离信息的原理和频率的计算方法。该调制盘可以线性地给出偏离中心的误差信息。     

阵元固体指向性补偿对超声全聚焦成像的 优化研究*

超声全聚焦成像中,声波的传播受到阵元指向性的影响,位于阵元不同方位的缺陷成像幅度不同。缺陷相对阵列中心偏角越大,回波幅度越低,容易造成漏检。为提高超声全聚焦算法对固体中大偏角缺陷的成像能力,该文引入了矩形阵元固体指向性函数,建立了基于固体指向性补偿的超声全聚焦优化算法,利用指向性系数对不同角度区域的成像进行幅值补偿。实验结果表明,相对于基本超声全聚焦和传统指向性补偿的超声全聚焦算法,该文固体指向性优化算法对大偏角缺陷的成像幅度补偿效果更好,检测灵敏度更高,有效避免了缺陷漏检,扩展了超声全聚焦算法检测范围。     

合成孔径激光成像雷达(Ⅱ):空间相位偏置发射望远镜

报道一种可以进行空间相位偏置的光学望远镜,用作合成孔径激光成像雷达中的光学发射天线.在望远镜内放置相位调制平板,控制望远镜的离焦量和位相调制平板的相位函数,能够在激光望远镜的照明区产生可控制的附加空间相位二次项,灵活改变激光照明波前,以在目标回波接收信号中产生雷达运动方向上的所需的二次项相位历程,因此能够实现特定的方位向成像分辨率.     

基于微动调制的FMCW SAR无源压制干扰方法

调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)体积小、重量轻、成本低、功耗低等优点,在无人机等小型飞行平台中具有较大的应用潜力,对FMCW SAR的干扰也将成为目前干扰技术研究的重点;在构建旋转微动目标回波模型的基础上,分析了FMCW SAR旋转微动目标的干扰特性,并进一步提出了一种基于微动调制的FMCW SAR无源压制干扰方法;该方法利用旋转角反射器在距离向和方位向上形成的二维干扰条带,能够实现对被掩护目标的有效保护;文章详细分析了对FMCW SAR实施干扰时旋转角反射器的参数选择方法,并利用仿真实验验证了理论分析与所提无源压制干扰方法的有效性。     

基于变量解耦的俯冲加速段弹载SAR大场景成像算法

俯冲加速阶段导弹运动状态复杂,成像范围需求大,回波处理困难的特点使得传统的成像算法难以运用.针对这一问题,本文首先建立了精确的斜距几何和回波模型,并在分析二维频谱的基础上,提出了一种基于变量解耦下的非线性变标算法,有效的补偿了随场景纵向和横向的多普勒调频率,改善了方位聚焦质量和位置的正确性,提高成像质量的同时简化了后期图像几何校正操作.多个散射点的仿真数据和结果表明了算法的有效性.     

Imagery of ocean waves by synthetic aperture radar

We consider the image structure of ocean waves produced by a synthetic aperture radar (SAR). The theory takes account of the spatial and temporal dependence of small scale capillary waves and large scale waves. Detailed discussions are given to the imaging process in which both amplitude modulation and velocity bunching contribute to the final images. Discussions are also presented on the effect of defocussing on the images of azimuth waves.     

一种三相三线与三相四线自适应电能表的设计

针对合成孔径雷达（SAR）清晰成像的特点,为保证雷达天线波束指向稳定,设计了某型机载雷达天线稳定平台。为了消除雷达天线稳定平台控制中存在的非线性及不确定性因素的影响,提出了一种应用于雷达天线稳定平台控制系统的模糊PID控制策略。稳定平台是依据陀螺仪所采集载机的角速度,运用反向运动补偿的原理进行工作。控制策略中,在传统PID控制的基础上引入模糊控制算法,根据跟踪误差信号动态改变PID控制器参数,改善稳定平台的控制效果,完成稳定平台控制器的优化设计。仿真结果表明,优化后的模糊PID控制算法与传统PID控制算法比较,在稳定平台转速控制方面受到的外部干扰影响更小,响应速度更快。因此,基于模糊PID控制算法的雷达天线稳定平台具有更高的稳定性能。     

一种机载合成孔径成像激光雷达聚束模式成像算法

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源的成像系统,可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果.首先,在理想条件下分析了调频连续波的信号模型,推导出在连续波系统聚束模式下一种适用于机载合成孔径成像激光雷达系统的频率变标算法.然后,使用傅里叶变换法对符合von Karman谱的随机相位屏模拟大气湍流,并分析了Fried参量和合成孔径长度之间的关系.最后,仿真说明真空中采用方位预处理可以消除图像重影,并且补偿多普勒频移项可以消除8.6～9.3dB的能量损失和使图像散焦的现象.而在有大气影响时,合成孔径长度的选择小于Fried参量时,图像方位向可以良好聚焦.     

某航空光电稳定平台方位框架设计和分析

直升机载光电稳定平台载荷近红外相机在垂直成像过程中会产生像旋,为了消除像旋,同时满足载机对光电稳定平台的体积尺寸要求,提出悬臂式方位框架的结构方案,建立了方位框架结构的三维模型。利用有限元方法建立仿真模型,分别进行静力学分析和模态分析,研究方位框架悬臂结构的合理性。在24.5 kg负载情况下,设计的方位框架最大变形量为0.025 4 mm,满足指向精度误差分配要求;框架结构一阶频率为42.99 Hz,满足系统伺服带宽要求。     

线振动对合成孔径激光雷达成像的影响分析

合成孔径激光雷达采用激光作为信号载波,通过孔径合成技术实现高分辨率成像。但是平台的振动会对激光雷达图像质量产生影响。针对平台线振动对合成孔径激光雷达影响进行了分析,通过对带有振动的合成孔径激光雷达瞬时斜距展开,可以将线振动的影响分为沿航线振动影响和垂直航线振动影响,其中沿航线振动对图像质量的影响可以忽略,而垂直航线的振动对图像质量影响敏感,会导致方位向散焦而无法成像。最后通过仿真验证了分析结果。     

运动平台目标引导数据解算及误差分析

根据平台和目标的位置、姿态信息,利用旋转矩阵建立了运动平台目标引导模型。在此基础上进行仿真分析,通过计算平台和目标数据存在不同水平误差条件下引导数据的精度,研究了平台和目标数据对引导数据精度的影响。仿真结果表明,对方位角引导数据精度影响较大的参数为平台经度,纬度以及航向角;对俯仰角引导数据精度影响较大的参数为平台经度、纬度、俯仰角以及横滚角;对距离引导数据精度影响较大的参数为平台经度和纬度。     

无机械连接方位角测量系统中磁光调制的温度适应性研究

在无机械连接的方位角测量系统的研制中,通过对磁光材料的特性及磁旋光温漂的成因分析,采用直接读出解调和方位随动测角的方法,有效的降低了由Verdet常数变化引起的磁旋光漂移导致的方位失调角变化.使得系统可以在无需补偿和预热的情况下实时测量,方位测角精度3δ小于5″.