【最新综述】雷达对地成像技术多向演化趋势与规律分析

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七十年间,雷达对地成像技术由最初简单朴素的概念演变为如今复杂多样的系统,发展和演进,可谓浩浩汤汤、纷繁复杂。要从中理清头绪,预知未来发展,就需要选择合适的观测视角,运用恰当的思维方式和采取科学的分析方法。

电子科技大学杨建宇教授这篇关于雷达对地成像技术的综述论文,立足于信息的采录、归位、提取和表征全链条的宏观视角和大的时间尺度,分析了发展态势,推演了未来方向,探究了内外动因和基本规律,勾勒出了雷达对地成像技术脉络清晰、秩序井然、趋势明了的演化图景,让我们察觉到内外因素的互动,感受到规律的作用和走向的必然,体会到创新精神和科学思维对技术发展的关键作用。

该工作已发表在《雷达学报》2019年第6期“合成孔径雷达技术”专刊“雷达对地成像技术多向演化趋势与规律分析”(杨建宇)。

论文结合雷达成像与视觉感知的相似性,帮助读者理解技术的原理和本质,并首次诠释了合成孔径成像与实孔径超分辨成像这两类成像技术在物理本质上的统一性。

该文剖析了雷达对地成像技术的8个演化形态,并在此基础上推演和预测了未来发展方向。

(1)从灰暗难分到色彩斑斓——成像表征由单色、平面、静态向彩色、立体、动态方向演化,将进一步向兼具彩色、立体和动态表征能力的方向演进。

2.1

图1 GF-3星载全极化SAR图像(中科院电子所提供)

(2)从平直飞行到曲线机动——孔径流形由直线状演化出曲线状和面状,并向多曲线交织的立体状演进。

2.2

图2 孔径流形的演变

(3)从孤点收发到曲面阵列——信号通道由最初的单通道向多通道演化,通道构型由线状向交叉线状和曲面状拓展。

2.3

图3 多通道SAR演进图

(4)从独自位移到体状流动——系统形态由最初的收发同站单基形态,演化出了收发分置的双多基形态,还将向复杂多点柔性结构的群多基形态演进。

2.4

2.5

2.6

图4 双多基地SAR系统形态

(5)从侧视观测到前视成像——成像观测方向由传统的侧视、斜视向前视、后视、下视拓展。

(6)从匹配滤波到压缩感知——成像处理方法由匹配滤波向压缩感知拓展,时域算法的应用范围将会更加广泛。

(7)从合成孔径到孔径超分——实现机理由原有的基于视角变化的运动平台合成孔径成像向基于观测调制变化的不依赖运动的超分辨成像方向拓展。

2.7

图5 合成孔径原理的4种不同解释

(合成孔径和孔径超分的机理统一性)

(8)从样本训练到成长识别——在SAR目标自动识别方面,将会更多地遵循人类视觉认知的规律、机制、方法和策略。

杨建宇教授认为,在上述8个演化的表象背后,隐藏着这样一些关键的“雷达密码”:目标、环境和任务与方式、能力和资源的相互作用,是推动雷达对地成像技术发展演变的6大关键要素;而沿着形态构型、观测调制和归位表征这3个主要方向,实现1个由低维度向高维度的阶梯式演进,是雷达对地成像技术发展演变的基本规律;雷达对地成像技术目前仍处于其发展历程的中级阶段的初期,并以单平台合成孔径成像技术的演变完善、双多基地合成孔径成像技术的诞生发展、实孔径超分辨成像技术的萌芽兴起为主要标志。

来源: 电子万花筒

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