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基于Beta过程的高分辨ISAR成像

系统工程与电子技术 2022年第6期44卷 1873-1879页

作者：徐安林张毓周峰中国人民解放军63921部队北京100094 西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071

对于高信噪比、完整回波、目标平稳运动等理想观测环境,现有成像技术已经较为成熟,可以获得聚焦良好的高分辨逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)像。但在实际中的方位回波缺损与低信噪比观测情况下,随机相位误差等... 详细信息

对于高信噪比、完整回波、目标平稳运动等理想观测环境,现有成像技术已经较为成熟,可以获得聚焦良好的高分辨逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)像。但在实际中的方位回波缺损与低信噪比观测情况下,随机相位误差等因素会降低现有成像算法的性能甚至使其失效。本文首先建立了ISAR稀疏观测模型,并基于稀疏贝叶斯学习理论,通过引入Beta过程非参数先验构建层级概率模型,进而交替利用Gibbs采样及最大似然方法对ISAR像及随机相位误差进行估计。实验结果表明,所提方法在低信噪比、回波缺损等复杂观测环境下能够获得聚焦良好的ISAR图像。

关键词：逆合成孔径雷达高分辨成像稀疏贝叶斯学习 Beta过程

发展W波段地基远程高分辨成像雷达用于空间目标探测的建议

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现代防御技术 2024年

作者：黄璐赵毅金胜孙斌华煜明北京跟踪与通信技术研究所北京无线电测量研究所

发展研制W波段地基远程高分辨成像雷达，对满足空间目标形态特征精细观测的需求，提高雷达高分辨成像测量能力具有重要意义。首先，梳理了国内外现状，列举了国外主要W波段雷达的主要指标和技术特点；其次，分析了W波段雷达成像分辨率... 详细信息

发展研制W波段地基远程高分辨成像雷达，对满足空间目标形态特征精细观测的需求，提高雷达高分辨成像测量能力具有重要意义。首先，梳理了国内外现状，列举了国外主要W波段雷达的主要指标和技术特点；其次，分析了W波段雷达成像分辨率高、测量精度高等优势，以及雷达面临的系统损耗大和目标散射特性起伏快等挑战；在此基础上，借鉴国外W波段雷达的技术特点，提出了发展W波段高分辨成像雷达应采用的方案要点，包括大带宽高功率回旋行波管、波束波导天馈线、接收机、高速数据采集存储器、高可靠目标截获和高分辨成像技术等，针对以上方案要点所涉及的关键技术及其国内基础进行了分析，并给出了重点研究方向建议。

关键词： W波段雷达高分辨成像频段特性关键技术空间目标

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高分辨血管成像与定量方法研究进展

激光与光电子学进展 2023年

作者：刘翊婕王春承孟佳钱书豪周凌熙陈灵美刘智毅浙江大学光电科学与工程学院

本文主要综述了高分辨血管成像技术及其在生物医学领域中的应用，侧重评述了适用于高分辨血管图像的定量表征方法。血管图像定量表征主要包括三个步骤：图像预处理、血管图像重建及定量特征获取、定量参数的统计学分析。同时，本文对每... 详细信息

本文主要综述了高分辨血管成像技术及其在生物医学领域中的应用，侧重评述了适用于高分辨血管图像的定量表征方法。血管图像定量表征主要包括三个步骤：图像预处理、血管图像重建及定量特征获取、定量参数的统计学分析。同时，本文对每个步骤中所涉及的算法流程、准确性评估以及后续算法的优化方向进行了详尽的阐述。此外，本文探讨了多种血管和血流参数所反映的生物学信息在临床上的参考意义，并结合具体的疾病场景，介绍了多参数分析模型在区分不同疾病发展阶段方面的能力。本文的阐述不仅体现了高分辨血管成像技术及定量表征方法的潜在价值，也展示了它们在推进生物医学基础研究和临床诊断等方面的光明前景。

关键词：医学和生物成像高分辨成像血管造影层析成像图像处理定量表征参数分析

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紧凑型冷原子高分辨成像系统光学设计

物理学报 2023年

作者：沈晓阳成一灏夏林松山湖材料实验室中国科学院大学物理学院中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心

对真空腔内的冷原子进行高分辨成像通常需要原子与像平面之间保持较大的距离，这不利于成像系统在光学元件密集的冷原子实验中实现。设计了一套显著降低原子与像平面距离的高分辨成像系统，实现了1 μm的分辨率与50倍的放大率。仿真结... 详细信息

对真空腔内的冷原子进行高分辨成像通常需要原子与像平面之间保持较大的距离，这不利于成像系统在光学元件密集的冷原子实验中实现。设计了一套显著降低原子与像平面距离的高分辨成像系统，实现了1 μm的分辨率与50倍的放大率。仿真结果表明，通过改变透镜间距，可以适应0-15 mm厚度范围的真空窗口。该成像系统由数值孔径为0.47的显微物镜和有效焦距为1826 mm的远摄物镜组合而成。结合成像波长为470-1064 nm的仿真结果，该系统可以对钠、锂、铯等不同种类的原子进行高分辨成像。

关键词：冷原子实验高分辨成像光学设计

星载双基地FMCW-SAR高分辨时域成像算法

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信号处理 2022年第1期38卷 35-42页

作者：王岩杨天笑丁泽刚曾涛北京理工大学信息与电子学院雷达技术研究所北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

双基地合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)收发天线分置,结构灵活、功能拓展性强;调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)SAR成本低,广泛应用于空/地基SAR平台。将双基地构型与FMCW体制结合,应用于卫星平台,即... 详细信息

双基地合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)收发天线分置,结构灵活、功能拓展性强;调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)SAR成本低,广泛应用于空/地基SAR平台。将双基地构型与FMCW体制结合,应用于卫星平台,即构成星载双基地FMCW-SAR,兼具上述优势,是未来小卫星SAR星座的可选实现方式。现阶段,对双基地FMCW-SAR高分辨成像的研究多集中于空/地基平台,针对天基平台的研究极少。为此,本文提出了一种适用于星载双基地FMCW-SAR体制的高分辨时域成像处理算法,分析了解线频调(Dechirp)后距离徙动曲线与载荷运动速度的相关性,提出了适用于天基平台的距离徙动曲线定位方法,实现了较传统时域算法更高的处理精度。本文所提方法有效性已通过计算机仿真验证。

关键词：星载双基地合成孔径雷达调频连续波高分辨成像时域算法

基于块稀疏矩阵恢复的MIMO雷达扩展目标高分辨成像算法

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系统工程与电子技术 2021年第3期43卷 647-655页

作者：蒲涛童宁宁冯为可房亮高晓阳空军工程大学防空反导学院陕西西安710051 中国航空工业集团有限公司济南特种结构研究所山东济南250031 中国人民解放军93046部队山东青岛266111

针对现有多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达稀疏恢复成像算法中存在的运算量大、对扩展目标成像质量低的问题,提出一种基于块稀疏矩阵恢复的MIMO雷达扩展目标高分辨成像算法,通过引入目标块稀疏特征,提高对空间扩... 详细信息

针对现有多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达稀疏恢复成像算法中存在的运算量大、对扩展目标成像质量低的问题,提出一种基于块稀疏矩阵恢复的MIMO雷达扩展目标高分辨成像算法,通过引入目标块稀疏特征,提高对空间扩展目标的成像质量。首先,通过构造距离向和方位向感知矩阵,建立目标散射系数估计的块稀疏矩阵恢复模型。然后,采用分块二维序列一阶负指数(sequential order one negative exponential,SOONE)函数对目标块稀疏特征进行提取。最后,利用梯度投影算法对块稀疏矩阵范数优化问题进行求解,在欠采样条件下得到目标高质量图像。相比于传统成像算法,所提算法可以在实现对扩展目标高分辨成像的同时,降低数据采样量,且具有较高的准确性、鲁棒性和较低的运算量。仿真实验验证了所提成像算法的有效性。

关键词：多输入多输出雷达高分辨成像稀疏矩阵恢复块稀疏

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基于稀疏约束的高分辨ISAR成像算法研究

基于稀疏约束的高分辨ISAR成像算法研究

作者：宋代悦青岛大学

学位级别：硕士

逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像过程是静止雷达对运动目标进行纵向和横向二维高分辨率成像的过程。ISAR成像时,雷达首先通过一段相干处理时间(Coherent processing interval,CPI)获得目标的回波数据,然后... 详细信息

逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像过程是静止雷达对运动目标进行纵向和横向二维高分辨率成像的过程。ISAR成像时,雷达首先通过一段相干处理时间(Coherent processing interval,CPI)获得目标的回波数据,然后对回波数据进行运动补偿,最后利用傅里叶变换分别实现对距离像和方位像的相干积累,从而得到目标的二维ISAR图像。经研究,短CPI采样观测时可以将目标运动看作平稳运动,相较长CPI采样获得的数据更加稳定且可靠,处理更加简单。但是在短CPI观测时,信号采样的回波次数要少得多,回波数据有所缺失,显然会对傅立叶变换过程产生影响,此时回波数据再通过传统相干积累法得到的成像结果分辨率较低,目标散射点分布特点和结构特征无法准确呈现,不利于后续操作。实际上,因为ISAR图像具有良好的稀疏性,在成像过程中,用于目标成像的绝大部分信息仅由少量强散射点提供,而且这些强散射点在成像平面中仅占据少量像素点。本文在现有压缩感知理论(Compressedsensing,CS)的支撑下,基于图像良好的稀疏性,对实现短CPI观测下ISAR图像的全孔径高分辨重建算法进行研究。1.基于ISAR信号图像的稀疏特性,利用l2,0混合范数提出了一个基于混合范数稀疏约束的最优化ISAR信号模型,该模型利用了l2,0混合范数收敛速度快的特性提高了运算求解速度。该模型在运算过程中结合了改进的拟牛顿算法进行代价函数求解,同时迭代过程中利用了共轭梯度算法和快速傅里叶变换操作,避免了矩阵求逆的大量运算,使运算效率得到了一定的提升。2.提出了一种正则化系数可自适应调整的稀疏约束ISAR高分辨成像算法。该算法基于ISAR信号的稀疏性提出了一个最优化信号模型,该模型实现了目标重建过程中正则化系数的优化,模型中的正则化系数可以在不同噪声下根据信号每次迭代的结果进行自适应调整,避免了无法直接确认最优系数而重复调试的复杂过程,并提高了准确率。并且该模型利用了拟牛顿算法和傅里叶变换对其运算过程进行了优化,减少了矩阵求逆和矩阵相乘的运算量,保证了运算效率。3.基于ISAR信号的稀疏性和矩阵模型,提出了一种适用于ISAR信号的自聚焦算法,并将l2,0混合范数应用于相位自聚焦过程。本算法利用图像稀疏性可以有效抑制噪声并降低二维信号的耦合性。实验结果验证了混和范数的适用性,混合范数在相位自聚焦中得以有良好的表现,更新后的算法在聚焦速度和聚焦分辨率上都有不弱与之前算法的效果。

关键词：逆合成孔径雷达高分辨成像稀疏约束最优化 l2,0混合范数

基于二维稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法

同方学位论文库评论

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北京理工大学学报 2018年第5期38卷 511-518,550页

作者：马俊涛高梅国郭宝锋胡文华夏明飞北京理工大学信息与电子学院北京100081 中国人民解放军军械工程学院河北石家庄050003

针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于目标稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法.该方法利用精轨数据构建了保相波形延时字典,实现了距离维高分辨和平动补偿;利用旋转矢量分析方法计算了三轴稳定空间目标有效积累转角,结合高... 详细信息

针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于目标稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法.该方法利用精轨数据构建了保相波形延时字典,实现了距离维高分辨和平动补偿;利用旋转矢量分析方法计算了三轴稳定空间目标有效积累转角,结合高分辨距离像的稀疏特性,给出了一种适用于越距离单元徙动的方位维稀疏字典构建方法.仿真结果表明,构建的稀疏匹配字典正确反映了目标的姿态变化特性,解决了越距离单元徙动问题,结合距离维相干抑制显著提高了空间目标二维ISAR像的分辨能力.

关键词：逆合成孔径雷达压缩感知空间目标高分辨成像

多发多收SAR波形设计与高分辨成像技术综述

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系统工程与电子技术 2016年第3期38卷 525-531页

作者：赵官华付耀文聂镭庄钊文国防科学技术大学电子科学与工程学院湖南长沙410073

多发多收合成孔径雷达(multi-input multi-output synthetic aperture radar,MIMO-SAR)作为一种新雷达体制,通过多天线的收发可以获得比实际收发天线数目多的等效观测通道,相比传统SAR体制的约束,MIMO-SAR在实现高分辨率宽测绘带遥感、... 详细信息

多发多收合成孔径雷达(multi-input multi-output synthetic aperture radar,MIMO-SAR)作为一种新雷达体制,通过多天线的收发可以获得比实际收发天线数目多的等效观测通道,相比传统SAR体制的约束,MIMO-SAR在实现高分辨率宽测绘带遥感、慢速运动目标检测、三维成像等方面具有很大优势。该文对近年来MIMO-SAR波形设计与高分辨成像技术的国内外研究现状进行了综述,重点总结了正交波形设计、方位向无模糊成像和提高距离向分辨率3个关键技术,最后指出了MIMO-SAR波形设计与成像技术在未来发展中需重点解决和关注的若干问题。

关键词：多发多收系统合成孔径雷达正交波形设计高分辨成像