《稀疏微波成像导论》书荐

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微波成像是我国“高分辨率对地观测系统”重大专项中的重要观测手段。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是微波成像的一种重要形式,已成为遥感应用不可或缺的手段。现有基于奈奎斯特采样定理和经典数字信号处理理论的微波成像系统存在雷达规模庞大甚至无法实现、海量数据存储/传输难以实现、成像处理方法复杂且效率受限以及信息冗余但特征提取困难等瓶颈问题,迫切需要开展微波成像基础性和前沿性研究。

稀疏微波成像是指将稀疏信号处理理论引入微波成像,且两者有机结合形成微波成像新理论、新体制和新方法,即通过寻找被观测对象的稀疏表征域,在空间、时间、频谱或极化域稀疏采样获取被观测对象的稀疏微波信号,经信号处理和信息提取,获取被观测对象的空间位置、散射特征和运动特性等几何与物理特征。

如何将稀疏信号处理应用于SAR经历了长期的探索过程。由于在观测场景的稀疏表征、大场景海量数据重构的计算复杂性、系统与重构性能评估等方面存在挑战,在初始研究阶段,将稀疏信号处理应用于SAR系统及其成像在国际上存在一定争议。

在中华人民共和国科学技术部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等相关部门的大力支持下,吴一戎院士带领团队系统深入地开展了稀疏微波成像研究。该团队在稀疏微波成像体制、稀疏微波成像非模糊重建方法、基于三维相变图的稀疏微波成像性能评估手段等方面取得了重要原创性成果,并成功开展了星载、机载、地基等原理性验证实验。研究结果表明,稀疏微波成像不仅具有实现更优性能指标SAR系统的潜力,而且可提升现有雷达系统的成像性能。

科学出版社出版的《稀疏微波成像导论》一书便是吴一戎团队近十年科研成果的梳理,是稀疏信号处理应用于雷达领域不可多得的系统总结。

该书系统地介绍了稀疏微波成像理论、体制、方法和实验,主要内容包括:建立稀疏微波成像模型,介绍其稀疏表征、观测约束和性能评估;详细阐述基于成像算子的SAR原始数据域快速重构方法,将其应用于ScanSAR、TOPS SAR、滑动聚束等工作模式,并推广至基于偏置相位中心的一发多收SAR成像;给出机载原理性验证实验结果和初步星载雷达系统设计实例。

《稀疏微波成像导论》涵盖了稀疏微波成像的理论发展与实践成果,为从事雷达系统与信号处理应用领域研究的学者提供了详实的技术资料,为该技术未来的发展指明了方向。更多的稀疏微波成像技术在雷达领域的应用可参考吴一戎团队《稀疏微波成像应用》一书。这些研究成果在成像雷达的理论和实践上具有开拓性和创新性;在侦察监视与预警等国家重大需求领域具有广阔的应用前景。

附作者简介

吴一戎院士长期从事微波成像技术以及大型遥感地面处理系统的设计和研制工作,近十年致力于推动国家航空遥感系统的建设与发展。在微波成像领域,主持研发了多维度微波成像技术和稀疏微波成像技术,并将成果应用于后续的卫星系统。吴院士在遥感卫星地面处理与应用系统的体系结构、数据处理算法等方面,系统性地解决了一系列理论问题与关键技术,提高了我国在该领域的技术水平,主持完成了多项国家级重大科研项目,推动了该领域的长足发展。吴院士曾获得国家科技进步奖一、二等奖,全国创新争先奖,国防科技工业杰出人才奖,国防科技进步奖一等奖,中国科学院科技进步奖一等奖,何梁何利基金科学与技术进步奖、陈嘉庚科学奖等国家和中国科学院重大奖项。

(张艳芬 中国科技出版传媒股份有限公司)


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