Трёхмерное радиовидение на основе измерения амплитуды поля интерференции

• Автор: Завьялова, Ксения Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Современные методы радиолокации и радиотомографии

1.1. Основные физические модели, рассматриваемые при решении задач радиотомографии

1.1.1. Распространение радиоволн в однородной среде

1.1.2. Однократное рассеяние волн

1.1.3. Дифракция волн

1.2. Методы зондирования

1.2.1. Локационная схема зондирования

1.2.2. Трансмиссионная схема зондирования

1.2.3. Радар бокового обзора с синтезированной апертурой

1.2.4. Фазированные антенные решётки
1.3. Методы обработки результатов измерений рассеянного поля
1.3.1. Метод пространственно-согласованной фильтрации
1.3.2. Метод миграции во временной области
1.3.3. Технология радара с синтезированной апертурой
1.3.4. Метод Столта
1.4. Метод радиоголографии
1.5. Оценка разрешающей способности
1.5.1. Оценка поперечного пространственного разрешения
1.5.2. Оценка продольного пространственного разрешения
1.6. Основные выводы
Глава 2. Радиоголографический метод радиовидения на основе измерения
амплитуды поля при моностатическом зондировании
2.1. Радиоголографический метод восстановления трёхмерных радиоизображений на основе измерения амплитуды интерференционной картины опорного и предметного сигналов на различных частотах в широкой полосе
2.1.1. Схема измерений
2.1.2. Решение прямой задачи распространения радиоволн в промежутке между исследуемым объектом и областью сканирования
2.1.3. Восстановление рассеивающих объектов в трёхмерном объёме с помощью метода согласованной фильтрации
2.1.4. Быстродействующий алгоритм трёхмерной фокусировки
2.1.5. Результаты численного моделирования голографического метода радиовидения трёхмерных изображений объектов
2.2. Экспериментальные исследования предложенного метода трёхмерного голографического радиовидения
2.2.1. Применение широкополосных импульсных сигналов
2.2.2. Использование скалярного анализатора цепей
2.2.3. Обработка и анализ экспериментальных данных
Глава 3. Радиоголографические методы восстановления радиоизображений
объектов по измерениям интенсивности поля интерференции разрежённой матрицей элементов с применением источников сферических волн
3.1. Радиоголография при использовании сферической волны в качестве опорного сигнала
3.1.1. Постановка задачи
3.1.2. Восстановление радиоизображений
3.1.3. Численное моделирование радиоголографический системы
3.2. Радиоголография на основе смещённого сферического источника опорной волны
3.2.1. Решение прямой задачи
3.2.2. Решение обратной задачи
3.2.3. Результаты численного моделирования для восстановления изображения исследуемого плоского объекта по результатам
измерения амплитуды интерференционной картины поля
3.2.4. Результаты численного моделирования предложенной радиоголографической схемы измерений в среде Microwave Studio
3.2.5. Экспериментальные исследования радиоголографический схемы с вынесенным излучателем при радиозондировании узкополосным сигналом с использованием двухкоординатного сканера
3.2.6. Численные и экспериментальные исследования
радиоголографической схемы измерений с вынесенным излучателем с использованием ультразвуковых волн со сканированием в широкой полосе частот
3.3. Восстановление радиоизображений по измерениям интенсивности поля интерференции разреженной матрицей элементов с применением нескольких опорных источников
3.3.1. Постановка задачи
3.3.2. Восстановление радиоизображений
3.3.3. Оптимизация матриц излучающих и приёмных элементов
3.3.4. Численное моделирование радиоголографический системы с множеством излучателей
Глава 4. Метод восстановления трёхмерных радиоизображений объектов по амплитудным измерениям рассеянного поля за дифракционной решёткой в широкой полосе частот
4.1. Схема измерений
4.2. Решение прямой задачи распространения радиоволн в промежутке между исследуемым объектом и плоскостью измерений
4.3. Восстановление амплитудно-фазового распределения в отверстиях дифракционной решётки по амплитудным измерениям
4.4. Фокусировка восстановленных комплексных амплитуд в трёхмерном
где 8(х,_у,со) - поле в области измерений на частоте со, (х,у) - координаты на плоскости, оо частота зондирующего сигнала.
Далее осуществляется переход из системы координат плоских пространственных спектров в систему координат трёхмерных пространственных спектров:
?(кх,ку,к2)=$[кх,ку,^кх2+ку2+кА, (їло

фк^2 +к,2 +к
где -------------- — -к - это волновое число зондирующей волны. Так
осуществляется восстановление спектра пространственных частот распределения рассеивающих неоднородностей. Деление на 2 связано с заменой рассеивающих неоднородснотей на эквивалентные синфазные источники, излучающие на удвоенной частоте. Это вытекает из теоремы взаимности, которая при данной геометрии зондирования играет существенную роль: волны,
распространяющиеся от излучателя до рассеивателя, и от рассеивателя до приёмника проходят один и тот же путь и приобретают один и тот же фазовый набет (одинаковы по амплитуде и фазе), а это эквивалентно фазовому набегу на удвоенной частоте волны, распространяющейся от рассеивателя до приёмника в одну сторону. Последним шагом является трёхмерное преобразование Фурье и переход в пространственную область:
?{х,у,2) = —^ ] 7 ]р(^ ,ку,к2 ук^Ук^ dk.dk/к2. (1.12)
(2 П) -00
Преимуществом данного метода является возможность вычисления трёхмерного изображений с помощью алгоритма быстрого преобразования
Фурье. То есть данный алгоритм обладает высоким быстродействием.