星载被动微波遥感技术及其应用进展 被引量：4

1

作者 王振占 王文煜 +5 位作者 佟晓林 张洲 刘璟怡 陆浩 丁甲 吴延婷 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期986-1015,共30页

星载被动微波遥感是指利用高灵敏度接收机通过接收场景和目标的自然微波辐射来提取目标信息的一种遥感手段。被动微波遥感又称微波辐射计遥感。人类利用微波辐射计从空间进行对地遥感已有50多年的历史。目前,星载微波辐射计已经成为气... 星载被动微波遥感是指利用高灵敏度接收机通过接收场景和目标的自然微波辐射来提取目标信息的一种遥感手段。被动微波遥感又称微波辐射计遥感。人类利用微波辐射计从空间进行对地遥感已有50多年的历史。目前,星载微波辐射计已经成为气象和海洋卫星的主载荷,在数值天气预报、海洋环境监测和全球变化研究中发挥着越来越重要的作用。本文分析了国内外星载被动微波遥感技术与应用进展,以及被动微波遥感技术发展趋势及其关键技术问题,针对中国星载被动微波遥感的定量化应用,在数据与数据处理流程,算法标准化、亮温和反演参数的定标/检验标准化等方面提出了一些思考和建议,以期望被动微波遥感数据被越来越广泛地得到应用,最大限度地提升星载地球被动微波遥感技术的应用效能。 展开更多

关键词 星载被动微波遥感 微波辐射计 发展历史 技术进展 定量应用 标准化

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CGLS算法在综合孔径微波辐射计中的应用 被引量：4

2

作者 杨晓城 阎敬业 +2 位作者 武林 吴龙 吕文涛 《微波学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期90-93,96,共5页

高效的反演成像算法是综合孔径微波辐射计的关键技术之一。由于综合孔径微波辐射计反演成像在数学上是病态的反问题,所以需要进行正则化处理以克服其病态特性而获得稳定的解。与直接正则化方法相比,共轭梯度最小二乘(Conjugate Gradient... 高效的反演成像算法是综合孔径微波辐射计的关键技术之一。由于综合孔径微波辐射计反演成像在数学上是病态的反问题,所以需要进行正则化处理以克服其病态特性而获得稳定的解。与直接正则化方法相比,共轭梯度最小二乘(Conjugate Gradients Least Squares,CGLS)迭代法具有无须明确正则化参数、无须对传递矩阵求逆等优点。提出将共轭梯度最小二乘法应用于综合孔径辐射计成像中,并基于全极化干涉式微波辐射计(Full Polarization Interferometric Radiometer,FPIR)系统,比较了其与经典的最小范数正则化的性能。仿真结果表明:与最小范数正则化相比,CGLS正则化算法能有效降低FPIR系统图像反演误差,以获取高精确度的观测场景的亮温分布满足FPIR系统探测海面风场、海表面盐度和土壤湿度等应用需求。 展开更多

关键词 综合孔径辐射计 正则化 共轭梯度最小二乘法 全极化干涉式微波辐射计

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基于自相关函数的机动目标快速相参积累算法

3

作者 秘运鹏 张云华 杨杰芳 《现代雷达》 北大核心 2025年第2期66-71,共6页

机动目标回波在长时间相参积累(CI)时会产生严重的距离徙动和多普勒徙动问题,影响雷达的检测性能。针对该问题,文中提出了一种基于自相关函数的CI和检测的快速算法。首先,利用快时间频域信号构造自相关函数校正距离徙动,使目标能量聚在... 机动目标回波在长时间相参积累(CI)时会产生严重的距离徙动和多普勒徙动问题,影响雷达的检测性能。针对该问题,文中提出了一种基于自相关函数的CI和检测的快速算法。首先,利用快时间频域信号构造自相关函数校正距离徙动,使目标能量聚在同一距离单元格内;然后,提取该距离单元格内的慢时间维信号,利用对称自相关函数和变尺度傅里叶变换获得机动目标的加速度和不模糊速度;最后,利用所估计的参数对目标回波进行运动补偿从而实现CI和目标检测。与现有的典型算法相比,文中算法的计算复杂度明显降低。仿真实验和实际雷达试验均验证了所提算法的有效性,展示了对目标运动参数估计和目标检测的良好性能。 展开更多

关键词 相参积累 动目标检测 参数估计 自相关函数

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微波干涉仪测量羽流电子密度反演方法 被引量：1

4

作者 何璐 董晓龙 张祥坤 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期358-365,共8页

利用微波干涉仪进行推进器羽流密度测量的反演方法研究.重点针对羽流等离子体密度反演的Abel逆变换数值求解,采用离散化算法、三次样条插值算法、Hankel-Fourier算法以及Nestor-Olsen算法等四种方法进行仿真分析和比较.通过对这四种方... 利用微波干涉仪进行推进器羽流密度测量的反演方法研究.重点针对羽流等离子体密度反演的Abel逆变换数值求解,采用离散化算法、三次样条插值算法、Hankel-Fourier算法以及Nestor-Olsen算法等四种方法进行仿真分析和比较.通过对这四种方法在无噪声和有噪声两种情况下反演误差的比较,找出适用于实际干涉仪数据处理的方法;通过对采样点数和反演之间的关系分析,给出解决欠采样问题的方法和数值参考;在分析比较的基础上,总结数值处理的必要步骤.利用模拟实验测试数据进行验证并对反演结果进行分析. 展开更多

关键词 Abel逆变换 微波干涉计 羽流诊断 Hankel-Fourier算法

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基于微波干涉雷达的悬索桥振动监测 被引量：8

5

作者 邵泽龙 张祥坤 +1 位作者 李迎松 任佳伟 《现代电子技术》 北大核心 2019年第16期140-143,148,共5页

针对大跨度悬索桥结构复杂,易受外界环境影响而产生复杂振动的问题,设计一个基于调频连续波技术和干涉测量技术的高精度桥梁振动监测雷达。其能够准确检测桥梁的复杂振动,并能对振动的模态进行分析。通过普立大桥的振动监测,实验结果表... 针对大跨度悬索桥结构复杂,易受外界环境影响而产生复杂振动的问题,设计一个基于调频连续波技术和干涉测量技术的高精度桥梁振动监测雷达。其能够准确检测桥梁的复杂振动,并能对振动的模态进行分析。通过普立大桥的振动监测,实验结果表明,该雷达适用于复杂环境下桥梁振动的监测。其不仅能够准确测量振动的幅度和频率,还能对有车经过和无车经过时桥梁的不同振动状态进行判断和分析;当车辆经过桥梁时,可根据产生大幅度的激绕振动频率的大小获得桥梁上车辆行驶速度。该雷达便携、测量精度高的特点使其具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 悬索桥 桥梁振动监测 监测雷达设计 雷达监测 振动模态分析 实验验证

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SFCW干涉雷达用于高铁车桥耦合振动监测的实验研究 被引量：2

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作者 高卓妍 贾岩 +1 位作者 刘淑一 张祥坤 《中国测试》 CAS 北大核心 2023年第3期135-141,共7页

传统的高铁车桥耦合振动监测手段为位移计、加速度计、倾角仪等接触式测量手段,存在安装困难、工作效率低等缺点。地基干涉雷达是非接触式测量手段,体积小、安装灵活,可作为传统监测手段的一种有效补充。基于矢量网络分析仪(vector netw... 传统的高铁车桥耦合振动监测手段为位移计、加速度计、倾角仪等接触式测量手段,存在安装困难、工作效率低等缺点。地基干涉雷达是非接触式测量手段,体积小、安装灵活,可作为传统监测手段的一种有效补充。基于矢量网络分析仪(vector network analyzer,VNA)搭建一套Ku频段的步进频连续波(stepped frequency continuous wave,SFCW)干涉雷达,与自主研发的Ka频段的调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)干涉雷达对比验证该系统微形变监测的可行性。实验对象为盐通高铁的32 m简支箱梁,实验用车为和谐号16节重联列车,运行速度为250 km/h。实验结果表明,两套雷达系统的动挠度测量结果相差0.013 mm,实测精度达亚毫米级。SFCW干涉雷达可以20 Hz的采样频率准确地测量桥梁的自振频率和强振频率,频谱测量精度达0.1 Hz,且SFCW干涉雷达的信噪比更高。 展开更多

关键词 地基干涉雷达 步进频连续波 调频连续波 简支箱梁 车桥耦合振动 动挠度

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机载全极化微波辐射计系统设计及海面亮温的提取方法 被引量：1

7

作者 王振占 丁甲 +9 位作者 陆浩 刘璟怡 佟晓林 李彬 董帅 王特 霍长兴 叶云华 张祥坤 董晓龙 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期275-285,共11页

机载全极化微波辐射计(Airborne full Polarization Microwave Radiometer,APMR)是国家重大科技基础设施航空遥感系统的主要载荷之一,用于获取来自地球表面和大气的微波辐射电场的极化信息,从而反演地球表面和大气的物理参数.APMR是一个... 机载全极化微波辐射计(Airborne full Polarization Microwave Radiometer,APMR)是国家重大科技基础设施航空遥感系统的主要载荷之一,用于获取来自地球表面和大气的微波辐射电场的极化信息,从而反演地球表面和大气的物理参数.APMR是一个5频点的被动微波遥感器,中心频点分别为10.7 GHz,18.7 GHz,23.8 GHz,37.0 GHz和90 GHz.其中,23.8 GHz和90 GHz采用水平和垂直极化接收方式;10.7 GHz,18.7 GHz和37.0 GHz采用全极化接收方式,同时接收观测场景辐射的4个Stokes参数亮温.该文在介绍我国第一台机载全极化微波辐射计APMR系统主要技术特点和基本性能指标的基础上,提出了由辐射计输出参数进行全极化定标、再进行海面亮温提取的二级数据处理方法,从而得到海面亮温的4个Stokes参数信息,其可用于海面风向、风速等参数的反演.APMR于2020年6月在东营进行了海上的搭载飞行试验,从实验结果中提取到的海面亮温与预期情况一致,这使仪器的工作性能以及海面亮温的提取方法得到验证,为未来机载平台获得海洋表面参数提供了新的技术手段. 展开更多

关键词 机载微波辐射计 全极化 定标 天线方向图 海面亮温

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数字波束合成散射计在轨实时信号处理研究

8

作者 刘永庆 刘鹏 +2 位作者 王特 云日升 张祥坤 《微波学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期342-345,共4页

海表盐度(SSS)是影响海洋环流和全球水循环的关键参数,但其遥感测量受海面粗糙度对微波辐射亮温影响的挑战。海洋4A卫星搭载先进的数字波束合成散射计,通过同频观测提供海面粗糙度信息,校正辐射计亮温测量误差。本文探讨了星载数字波束... 海表盐度(SSS)是影响海洋环流和全球水循环的关键参数,但其遥感测量受海面粗糙度对微波辐射亮温影响的挑战。海洋4A卫星搭载先进的数字波束合成散射计,通过同频观测提供海面粗糙度信息,校正辐射计亮温测量误差。本文探讨了星载数字波束合成散射计在轨实时信号处理技术,包括系统架构、算法及软件优化。研究结果表明,该技术性能优越,为高精度测量奠定了基础。 展开更多

关键词 数字波束合成散射计 在轨信号处理 实时信号处理算法 FPGA

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基于4-FFT和多重网格优化的InSAR相位解缠算法

9

作者 翟丽敏 张祥坤 《微波学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期334-337,共4页

InSAR生成DEM或形变图时干涉相位限制于[-π,π),通过相位解缠后才能反映真实相位,它是实现地表沉降、滑坡灾害等监测的关键步骤。FFT的频域特性可以提高最小二乘在求缠绕相位和解缠相位梯度差平方和最小的效率。4-FFT算法因其不基于任... InSAR生成DEM或形变图时干涉相位限制于[-π,π),通过相位解缠后才能反映真实相位,它是实现地表沉降、滑坡灾害等监测的关键步骤。FFT的频域特性可以提高最小二乘在求缠绕相位和解缠相位梯度差平方和最小的效率。4-FFT算法因其不基于任何假设,精度更高。将其作为相位解缠初值输入,利用平滑性较好的无权和加权的V循环、FMG循环四种多重网格法优化。由仿真数据和实测数据验证了无权MV和FMG算法的有效性,表明基于4-FFT和多重网格优化的相位解缠算法的有效性,具有良好的连续性和一定的抗噪性。 展开更多

关键词 INSAR 相位解缠 4-FFT 多重网格法

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海南VHF雷达观测到的低纬F区电离层场向不规则体事件分析 被引量：2

10

作者 尚社平 史建魁 +4 位作者 闫敬业 杨国涛 燕春晓 王霄 吴琼之 《空间科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期702-709,共8页

中国海南VHF雷达具有快速扫描观测及对电离层不规则体进行二维成像的能力.采用时间序列上的连续观测,可以获得场向不规则体发展变化的一系列二维空间图像.本文对海南VHF雷达2011年10月27日夜间观测到的电离层不规则体事件进行分析,主要... 中国海南VHF雷达具有快速扫描观测及对电离层不规则体进行二维成像的能力.采用时间序列上的连续观测,可以获得场向不规则体发展变化的一系列二维空间图像.本文对海南VHF雷达2011年10月27日夜间观测到的电离层不规则体事件进行分析,主要结果表明,本次观测到的不规则体可分为三个阶段.在初步形成阶段,不规则体开始出现时非常微弱,发展变化很慢,主要表现为向上可扩展,持续时间约14min.在扩大增强阶段,不规则体快速向上并向两侧扩展,持续时间约14min;不规则体强度前期迅速增大,后期略有减弱,空间尺度达200km以上.在东漂离开阶段,不规则体强度进一步减弱,扩展面积达到最大,主要表现为东向漂移,持续时间近30min.这次观测首次给出了海南地区上空电离层不规则体的形成和发展过程.结合其他台站的观测进行对比分析发现,海南观测到的雷达羽与其他地区的雷达羽具有明显不同,海南地区的雷达羽特性及其对应的物理过程有待进一步观测研究. 展开更多

关键词 海南VHF雷达 二维成像 电离层不规则体 形成和发展

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基于地基干涉雷达的高速铁路桥梁运营性能检定 被引量：2

11

作者 高卓妍 邸昊 +3 位作者 禚一 贾岩 刘淑一 张祥坤 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期153-160,共8页

目前应用最广泛的高速铁路桥梁检定方法为位移计、加速度计等接触式传感器,但其难以大量铺设,且工作效率低,每类传感器只能完成单一测量任务。而地基干涉雷达系统发射功率小、信噪比高、安装灵活,测量精度可达亚毫米级,一次测量即可完... 目前应用最广泛的高速铁路桥梁检定方法为位移计、加速度计等接触式传感器,但其难以大量铺设,且工作效率低,每类传感器只能完成单一测量任务。而地基干涉雷达系统发射功率小、信噪比高、安装灵活,测量精度可达亚毫米级,一次测量即可完成多项桥梁参数检定的任务。利用矢量网络分析仪构建发射步进频率连续波信号的地基干涉雷达系统,对盐通高速铁路沿线的32 m简支箱梁桥进行实验。高速铁路检测车由310 km/h逐级提速至385 km/h,雷达系统可准确测量桥梁跨中的动挠度,进而分析其动力系数、挠跨比、强振频率、自振频率及阻尼比等参数。将仿真结果和拉线式位移计的实测结果与地基干涉雷达的实测结果进行综合对比分析,证明地基干涉雷达在高铁桥梁运营性能检定应用中的准确性和有效性。 展开更多

关键词 地基干涉雷达 SFCW信号 高速铁路 简支箱梁 运营性能检定

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基于立方星辐射计直接检波系统的毫米波零偏置肖特基二极管检波器设计 被引量：2

12

作者 陈峣 张升伟 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期285-293,共9页

基于立方星辐射计直接检波系统,设计并实现了中心频率分别为89 GHz和150 GHz的两款毫米波零偏置肖特基检波器。检波器设计基于ACST的零偏置肖特基二极管。为了获得稳定、优越的性能以及较好的宽带特性,并易于与前级系统集成,更适于立方... 基于立方星辐射计直接检波系统,设计并实现了中心频率分别为89 GHz和150 GHz的两款毫米波零偏置肖特基检波器。检波器设计基于ACST的零偏置肖特基二极管。为了获得稳定、优越的性能以及较好的宽带特性,并易于与前级系统集成,更适于立方星辐射计小型化,在直流接地电路与输出电路处采用扇形线结构,并通过一段可调传输线对其端口阻抗进行优化。本文对肖特基二极管及检波器电路结构进行了分析、建模和优化。测试结果表明,W波段检波器在85~95 GHz范围内具有2500 V/W的典型灵敏度,在89 GHz测试的线性度为0.9994。D波段检波器在145~155 GHz范围内的典型灵敏度约为1600 V/W,在150 GHz测试的线性度为0.9992。这些结果验证了改进电路结构在检波器设计上的优越性和在直接检波系统中应用的可行性。 展开更多

关键词 毫米波 检波器 零偏置肖特基二极管 阻抗匹配

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基于单比特量化的噪声雷达系统与处理方法 被引量：1

13

作者 董晓 张云华 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2022年第8期8-13,共6页

噪声雷达通过发射随机信号探测目标信息,具备低截获概率与良好的电子对抗性能,但随机信号引入的高距离旁瓣会严重影响系统动态范围。通常采用大时宽带宽积信号来降低噪声雷达的旁瓣水平,但会引起采样率和数据量的增加。单比特量化能够... 噪声雷达通过发射随机信号探测目标信息,具备低截获概率与良好的电子对抗性能,但随机信号引入的高距离旁瓣会严重影响系统动态范围。通常采用大时宽带宽积信号来降低噪声雷达的旁瓣水平,但会引起采样率和数据量的增加。单比特量化能够降低高速采样器件的难度,同时降低数据存储设备负担。文中设计并构建了单比特噪声雷达实验系统,介绍了系统方案与信号处理方法,开展了实际点目标的距离成像实验,并基于真实实验数据分析了时间宽度对距离旁瓣水平的影响。实验结果表明:对于大时宽带宽积的噪声雷达,通过采用单比特技术能够在保持动态范围不变的同时大幅降低数据量。 展开更多

关键词 单比特 噪声雷达 随机波形 高速采样

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一种可收拢展开的X截面伸杆设计及力学性能分析 被引量：1

14

作者 范文杰 武林 《空间科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期616-621,共6页

对比分析了不同截面形式管状伸杆的力学性能,发现TRAC截面比STEM和CTM截面具有更大的截面惯性矩与收拢高度之比,但其截面厚度较大,且弯心与形心不重合,导致局部弯扭组合屈曲.提出了一种管状伸杆的新型截面形式XTEM,其具有两个对称轴,弯... 对比分析了不同截面形式管状伸杆的力学性能,发现TRAC截面比STEM和CTM截面具有更大的截面惯性矩与收拢高度之比,但其截面厚度较大,且弯心与形心不重合,导致局部弯扭组合屈曲.提出了一种管状伸杆的新型截面形式XTEM,其具有两个对称轴,弯心与形心重合;设计并建立了四种截面形式的伸杆有限元模型,分析得到了四个截面的截面惯性矩.结果表明,在同样的收拢高度下,XTEM截面伸杆在厚度增加较小的情况下,两个轴向的截面惯性矩比CTM截面分别增加了77%和35%,比STEM截面分别增加了30倍和6.7倍. 展开更多

关键词 管状伸杆 截面惯性矩 收拢高度 有限元模型

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二维干涉式被动毫米波近场目标成像分析

15

作者 周燕晖 刘浩 +3 位作者 张成 牛立杰 郭曦 郭天舒 《太赫兹科学与电子信息学报》 2021年第6期1027-1032,共6页

近场成像是干涉式被动毫米波成像技术的重要应用领域,阵列构型是影响近场相位误差的重要因素。搭建二维合成孔径近场成像仿真系统,实现目标场景生成、近/远场前向仿真、图像重构和近场相位误差等功能。利用该系统对空间分辨力相同条件... 近场成像是干涉式被动毫米波成像技术的重要应用领域,阵列构型是影响近场相位误差的重要因素。搭建二维合成孔径近场成像仿真系统,实现目标场景生成、近/远场前向仿真、图像重构和近场相位误差等功能。利用该系统对空间分辨力相同条件下的常用二维天线阵型的近场误差进行定量评估和分析,针对二单元的近场扫描成像试验系统,提出一种将接收机通道误差、近场相位误差分步校正的自定标方法。比较基于参考点源的近场成像方法,该方法仅需先验距离信息,无需再对参考点源进行成像,具有操作简单、成像速度快的优势。 展开更多

关键词 合成孔径 近场成像 亮温重建 天线阵列 误差评估 误差校正

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多子带频域超宽带合成雷达半实物仿真

16

作者 刘淑一 刘永庆 +2 位作者 高卓妍 贾岩 张祥坤 《电讯技术》 北大核心 2023年第6期895-902,共8页

宽带合成技术是实现距离向高分辨的一种有效手段,目前频域宽带合成方法拓展至超宽带合成,合成带宽受限,合成信号质量随子带数增加而恶化。针对这些问题,提出了一种适用于频率步进线性调频信号的多子带频域超宽带合成方法,采用预失真、... 宽带合成技术是实现距离向高分辨的一种有效手段,目前频域宽带合成方法拓展至超宽带合成,合成带宽受限,合成信号质量随子带数增加而恶化。针对这些问题,提出了一种适用于频率步进线性调频信号的多子带频域超宽带合成方法,采用预失真、子带间高精延时对齐、相位自适应调整等技术对影响信号合成质量的系统失真、延时误差、子带拼接处相位跳变改进,并搭建步进频雷达半实物仿真系统以验证所提方法的有效性及合成信号性能。实验结果表明,43个28 MHz带宽的子脉冲合成的超分辨距离向信号,带宽为1.0357 GHz,时间分辨率高达0.8720 ns,具有良好的点目标分辨性能,未来可应用于二维合成孔径雷达超分辨成像。 展开更多

关键词 合成孔径雷达 超分辨成像 子带拼接 半实物仿真

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