Near-Field MIMO-ISAR Millimeter-Wave Imaging

要約

タイトル：近傍MIMO-ISARミリ波画像化

要約：
– MIMOミリ波（mmWave）センサーを使用した合成開口レーダー（SAR）と逆合成開口レーダー（ISAR）は、近接場画像化に内在するコスト効果と可視性の根本的な課題に対処する。
– 本論文では、近傍MIMO-ISARミリ波画像化システムについて説明し、開発している。
– 本論文で調査された回転ISAR（R-ISAR）制度は、物体をレシーバーからの一定の径距離で回転させ、レシーバーを垂直に走査することを必要とする。
– 77GHzのミリ波レーダーを使用することで、球面近似波面を考慮して、高解像度の3次元（3D）画像が2次元走査から再構築される。
– 先行研究では、単一入力単一出力円形合成開口レーダー（SISO-CSAR）アルゴリズムまたは計算遅延のあるMIMO-CSARイメージ再構成アルゴリズムが存在するが、本論文では、効率的なMIMO 3Dホログラフィックイメージングアルゴリズムを提案し、MIMO R-ISARイメージングシステムの設計を詳述する。
– 提案アルゴリズムは、R-ISAR制度に多静的から一静的の位相補償を適用し、高効率な一静的アルゴリズムの使用を可能にする。
– 本研究では、試作されたMIMO R-ISARプラットフォームでの実世界の画像化シナリオでアルゴリズムのパフォーマンスを示す。私たちのフルインテグレーションシステムは、メカニカルスキャナーと効率的なイメージングアルゴリズムから構成され、MIMO制度の走査効率を単一ピクセル画像再構成アルゴリズムの計算効率に結びつけることができる。

要約(オリジナル)

Multiple-input-multiple-output (MIMO) millimeter-wave (mmWave) sensors for synthetic aperture radar (SAR) and inverse SAR (ISAR) address the fundamental challenges of cost-effectiveness and scalability inherent to near-field imaging. In this paper, near-field MIMO-ISAR mmWave imaging systems are discussed and developed. The rotational ISAR (R-ISAR) regime investigated in this paper requires rotating the target at a constant radial distance from the transceiver and scanning the transceiver along a vertical track. Using a 77GHz mmWave radar, a high resolution three-dimensional (3-D) image can be reconstructed from this two-dimensional scanning taking into account the spherical near-field wavefront. While prior work in literature consists of single-input-single-output circular synthetic aperture radar (SISO-CSAR) algorithms or computationally sluggish MIMO-CSAR image reconstruction algorithms, this paper proposes a novel algorithm for efficient MIMO 3-D holographic imaging and details the design of a MIMO R-ISAR imaging system. The proposed algorithm applies a multistatic-to-monostatic phase compensation to the R-ISAR regime allowing for use of highly efficient monostatic algorithms. We demonstrate the algorithm’s performance in real-world imaging scenarios on a prototyped MIMO R-ISAR platform. Our fully integrated system, consisting of a mechanical scanner and efficient imaging algorithm, is capable of pairing the scanning efficiency of the MIMO regime with the computational efficiency of single pixel image reconstruction algorithms.

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