一种机载干涉SAR区域网平面定位算法

平面定位就是获取SAR图像中每个像素点的地理坐标。在平面定位时,需要对相关参数进行定标,以保证精度。该文从平面定位的几何关系出发,通过线性化平面位置误差,提出了基于敏感度方程的平面定标算法。在此算法基础上,又提出了多场景联合平面定标算法,该算法利用相邻场景之间的同名点信息,能够实现稀少控制点条件下的大区域平面定位。实测数据处理结果表明,在少量控制点情况下,该文算法的平面定位精度优于传统的多项式模型和距离多普勒模型。     

基于两步方位重采样的中轨SAR聚焦方法

中轨轨道显著的弯曲特性导致中轨SAR信号存在2维空变,因此大场景成像对于中轨SAR仍然是个难题。该文使用参数2维空变的4阶多项式模型对信号进行建模。同时提出一种基于两步方位插值的信号方位空变校正方法,通过方位时域重采样可以校正参考距离上不同方位目标点的多普勒调频率的线性和2次空变,距离向利用CS/RMA算法即可校正场景中所有点目标的距离徙动,而第2步多普勒重采样则能够校正剩余的多普勒参数的空变特性,包括剩余的距离方位耦合空变,以及高阶多普勒参数空变。通过两步插值法能够完全校正整个场景目标信号的方位空变特性,使得传统频域成像算法可以应用于中轨SAR的大场景聚焦。最后通过所提方法与参考方法的仿真结果对比,验证了所提方法的有效性。     

机载SAR图像快速经纬度计算及精度分析

从机载合成孔径雷达(SAR)距离一多普勒原理出发研究目标定位问题,文中采用多项式拟和平台位置,修正了零多普勒条件方程,建立了适合机载SAR的构像模型和坐标系变换关系,提出了一种实时无参考点定位情况下的雷达图像经纬度计算方法,并对影响定位精度的参数包括平台测量误差、多普勒中心估计误差和载机高度误差进行定量分析,实验结果表明该方法能有效地校正SAR图像存在的几何变形,定位误差精度与理论分析基本一致.     

斜视SAR原始回波数据频域模拟快速算法

针对合成孔径雷达斜视模式下,传统的二位频域快速算法难以精确模拟出斜视SAR距离徙动及空变特性的问题,提出一种高效的斜视SAR回波原始数据二维频域快速算法,该算法通过去走动处理将多普勒中心搬移到零多普勒处,重新推导了去走动后的系统传递函数,在距离频域-方位时域上模拟了距离走动和回波的空变特性,并保证了回波数据的准确性。通过仿真分析表明,本算法在保证斜视SAR回波数据的模拟精度的基础上,计算效率远高于时域算法以及沿距离向积分算法。     

机载双站聚束SAR改进ωK算法

双站SAR 能够获取目标不同方向的雷达散射系数,有助于图像分类和识别。双站聚束 SAR 分辨率高,目标识别能力更强。针对机载双站聚束SAR长合成孔径时间特点,该文引入改进双曲等效方法,修正了双曲等效距离模型的三次项精度;推导了2维波数域信号表达式,给出波数域图像重建方法;建立了距离-方位波数域的距离空变补偿项,提高了ωK算法的距离空变处理能力。计算机仿真结果验证了机载双站聚束SAR改进ωK算法的精确性和有效性。     

基于二阶Keystone变换的双站前视SAR成像算法

由于回波信号具有剧烈的二维耦合和距离徙动特性,相比传统的单站合成孔径雷达(SAR)而言,双站SAR数据的成像处理更具有挑战性,双站前视SAR则更是如此。由于没有解决距离徙动的空变性和高阶距离-方位耦合,导致目前现存的成像算法效果较差,成像范围也受到较大限制。针对上述问题,文中提出了一种基于二阶Keystone变换(KT)和改进的非线性调频变标(NLCS)方法的成像算法。首先,利用线性距离徙动矫正去除线性距离徙动和多普勒中心频率;然后,采用二阶KT来补偿距离弯曲;最后,采用改进的非线性调频变标方法用于均衡不同点目标方位空变的多普勒调频率。仿真结果证明了该算法的有效性。     

一种基于参数更新的机载SAR图像目标定位方法

目标定位精度是机载合成孔径雷达(SAR)系统的一项重要技术指标,因此机载SAR图像目标定位具有重要的应用价值。在基于距离-多普勒模型的SAR图像目标定位方法中,载机运动参数的精度会直接影响定位的精度,在机载平台导航精度受限的情况下,定位精度会受到很大影响。因此,该文提出一种基于距离-多普勒模型参数更新的机载SAR图像目标定位方法,利用机载SAR图像与基准图像匹配得到的匹配点来对载机运动参数进行更新,提高参数的精度,进而提高定位的精度。实验证明了该方法的有效性。     

基于三维等距球体解析模型的俯冲段大斜视SAR成像算法

当合成孔径雷达(SAR)工作在俯冲段大斜视模式时,面临着斜视角沿距离向空变、距离-方位耦合严重以及3维速度与加速度带来扰动等问题,导致回波存在着严重的距离徙动(RCM)和多普勒相位的2维空变。针对这些问题,该文构建了一种用于精确描述俯冲段大斜视SAR回波距离-方位空变特性的3维等距球体解析模型。基于该模型,提出一种去除方位空变残余高阶RCM的校正方法,并重新推导了去除多普勒相位方位空变的频域拓展非线性变标(FENLCS)方法,结合子孔径处理方式解决了SAR工作在俯冲段大斜视模式下所面临问题。理论分析和仿真结果证明,该文构建的模型对于回波的距离-方位空变特性有着更精确的描述,且所提算法具有更好的成像效果。     

基于三维等距球体解析模型的俯冲段大斜视SAR成像算法

当合成孔径雷达(SAR)工作在俯冲段大斜视模式时,面临着斜视角沿距离向空变、距离-方位耦合严重以及3维速度与加速度带来扰动等问题,导致回波存在着严重的距离徙动(RCM)和多普勒相位的2维空变.针对这些问题,该文构建了一种用于精确描述俯冲段大斜视SAR回波距离-方位空变特性的3维等距球体解析模型.基于该模型,提出一种去除方位空变残余高阶RCM的校正方法,并重新推导了去除多普勒相位方位空变的频域拓展非线性变标(FENLCS)方法,结合子孔径处理方式解决了SAR工作在俯冲段大斜视模式下所面临问题.理论分析和仿真结果证明,该文构建的模型对于回波的距离-方位空变特性有着更精确的描述,且所提算法具有更好的成像效果.     

一般构形双基SAR多普勒特性分析

基于一般构形双基合成孔径雷达(SAR)的空间几何关系,分析了一般构形双基SAR的特点,给出了一般构形双基SAR回波的多普勒参数表达式。由于一般空间构形双基SAR发、收平台的运动矢量是不相等的,造成双基系统对场景中每一个点目标的成像几何结构是不同的,因此成像处理中除了需要校正距离空变量外,还需要补偿方位空变量。星机构形的实例分析验证了这种方位空变性。文中对一般构形双基SAR空变多普勒参数分析的结果为系统参数选择和二维空变补偿成像处理提供了相关的基础。     

基于StereoSAR辅助的InSAR DEM重建方法研究

StereoSAR与InSAR是两种利用合成孔径雷达图像重建DEM的关键技术。InSAR利用SAR干涉像对的相位信息重建高程,具有DEM重建精度高的特点,但DEM重建精度受环境、时间等失相干因素影响较大;StereoSAR是利用SAR立体像对的幅度信息重建高程,尽管DEM重建理论精度比InSAR差,但受失相干因素影响小,并且可以在缺乏外部辅助高程信息时获取绝对DEM。在传统的InSAR处理中,干涉条纹密集区域相位解缠难度较大,存在相位解缠错误和错误传播现象,且在没有地面控制点或外部DEM的时难以获得绝对DEM。文中提出了一种迭代式的基于StereoSAR辅助的InSAR高精度DEM重建方法,该方法可以在缺乏外部高程信息时获得绝对DEM,降低干涉条纹密集区域相位解缠的难度,提高DEM重建精度。采用文中所提方法、传统InSAR方法及公开DEM辅助InSAR DEM重建方法,分别在地形复杂与平坦区域进行DEM重建,并用ICESat/GLAS及TanDEM-X DEM进行精度评估。DEM重建结果验证了文中所提方法的有效性,所提方法的DEM重建精度优于传统InSAR方法且与公开DEM辅助InSAR DEM重建方法精度相当。     

合成孔径雷达子孔径相位定标方法分析

斜距定标技术是获取高精度SAR(Synthetic Aperture Radar)图像的重要环节之一。传统斜距定标方法通过POS(Position and Orientation System)数据和地面控制点坐标对斜距进行测量,对POS系统的精度有很高的依赖性,且需要获取地面控制点的精确位置信息。为降低斜距定标对POS精度与地面控制点位置精度的要求,该文提出了一种基于子孔径相位的定标方法,通过构建基于SAR子孔径相位的测角模型,利用Cramer-Rao界定量分析其测角精度,并给出了子孔径相位的测距定标模型与精度分析。文章最后分析了子孔径相位定标方法的优势。      

多策略ATLAS数据优选与影像匹配相结合的SAR高程控制点提取

为了精化星载SAR影像几何参数并提高立体定位精度,借鉴星载激光测高数据光学遥感影像高程控制点提取思路,设计了一种多策略高级地形激光测高系统(ATLAS)数据优选与影像匹配相结合的SAR高程控制点提取方法。该方法采用非夜间观测光子滤除、高置信度光子选取、SRTM DEM辅助的粗差剔除、大偏心率椭圆滤波核平坦区域光子筛选等多种策略,从ATLAS数据ATL03级产品中提取高质量、平坦区域的激光高程点,再依据SRTM DEM对斜距SAR影像进行地理编码,按激光高程点的平面坐标选取局部谷歌地球影像作为足印影像,采用秩自相似描述子进行足印影像与SAR地理编码影像的匹配,得到与激光高程点对应的SAR影像像点坐标,从而提取SAR高程控制点。采用中国登封市、日本横须贺市两个区域的ATLAS数据进行了高分三号SAR高程控制点提取实验,利用提取的高程控制点进行SAR影像几何参数精化,大幅提升了立体定位精度,验证了该文高程控制点提取方法的可行性和有效性。      

MOS and SEASAT image geometric corrections

Results of studies to generate precise orthoimages from MOS-MESSR data in the visible spectral range and SEASAT-SAR data in the microwave range are reported. The raw MOS-MESSR image has four spectral bands, with an interband misregistration of three to four pixels. A methodology for orthoimage generation directly from each band of the raw image is described. For thematic applications with SEASAT images, most users have access only to slant range or ground range image products, which are often not georeferenced or geocoded with a standardized pixel spacing. The same methodology for creating orthoimages has been adapted for spaceborne SAR images, and tested with a ground range SEASAT image. The analysis of the sensor and satellite motion geometries and the use of a photogrammetric approach allows a rigorous mathematical model for the geometric correction and the rectification of the raw images to be derived. The final accuracy of the geometric corrections is about 25 m for both data types, using only six ground control points     

多基地SAR线目标参数反演与图像重建

传统单基地SAR成像系统基于点目标模型且观测视角单一,在对复杂场景成像时存在线目标边缘不连续,特征丢失等现象。针对这一问题,本文提出了一种多基地SAR构型下线目标参数反演与图像重建方法。该方法基于几何模型与散射理论推导了线目标的合成孔径雷达回波的参数化表达式,分析了在不同观测角度下对线目标的SAR成像结果从直线段到两端点反复变化的特点,并从空间谱采样的角度解释了这一现象,在此基础上根据线目标空间谱的特征,提出了一种基于最小二乘估计的多基地构型下线目标参数反演与图像重建方法。仿真实验结果表明,在相同的峰值信噪比条件下,本文提出的多基地SAR线目标参数反演与图像重建方法,相对于单一观测角度的单基地SAR具有更优的反演性能,在SAR图像的峰值信噪比为28dB时,线目标朝向与长度的反演误差在10％以内的概率达到了84％,可以基于反演结果实现图像的重建。      

一种新的稀少控制条件下机载SAR影像区域网平差方法的研究

困难测图地区缺少控制点一直是SAR图像校正的难点之一。该文针对机载SAR影像,提出了一种新的基于F.leberl构像模型平差的方法。借鉴光束法平差方法中解算前、后方交会的思想,交替趋近求解未知参量。实验结果表明,该方法不仅实现了在稀少控制点下求得定位参数的稳定解,而且有效减小了航带间同名点坐标误差,平差精度达到了单航带多控制点独立校正的水平。     

A weighted least squares solution for space intersection ofspaceborne stereo SAR data

The use of stereoscopic SAR images offers an alternative to interferometric SAR for the generation of digital elevation models (DEMs). The stereo radargrammetric method is robust and can generate DEMs of sufficient accuracy to geocode SAR images. Previous work has shown that ground coordinates with accuracy of four times the resolution cell can be obtained from ERS data without using any ground control points (GCPs), where the high accuracy of the orbit and satellite position of the order of metres introduce insignificant errors into the intersection procedure. The orbit data for RADARSAT is not as accurate as that for ERS, and the perpendicular relationship between the resultant velocity vector and the resultant range vector is uncertain in terms of image geometry. Hence, it is necessary to refine the method to allow for possible errors. This paper introduces a weighted space intersection algorithm based on an analysis of the predicted errors. A radargrammetric error model for observation errors is also formulated to predict the accuracy of the algorithm. The revised method can be used without any GCPs, but this can lead to systematic errors due to less accurate orbit data, and it has been found that the use of two GCPs provides a reasonable solution. The method is insensitive to the spatial distribution of GCPs, which is often critical in traditional methods. The error statistics of the results generated from 32 independent check points, distributed through the entire SAR image, approach the predicted errors and give positional accuracy of 38 m in three dimensions     

A fast multichannel SAR raw data simulator of clutter and moving targets

Accessibility of a fast and accurate multichannel synthetic aperture radar raw data generator of stationary clutter and moving targets has high importance, especially in the application of ground moving target indication. In this paper, a fast four-stage algorithm for generating the raw data of each channel stationary clutter and moving targets, has been proposed respectively in the frequency and the hybrid time–frequency domain. Using this simulator, in different conditions in terms of target motion speed, acceleration and direction, for each of the channels, after generating the raw data, its final image has been extracted by the range-Doppler algorithm. Then, using clutter suppression techniques such as DPCA, ATI and hybrid DPCA–ATI, the multichannel SAR final image has been obtained in ideal and nonideal conditions. Finally, the obtained images of the first channel have been studied using the extracted formulas for predicting the effects of target motion parameters on the SAR images as well as analyzing the multichannel SAR final image. The results show that the proposed algorithm for generating the raw data of each channel stationary clutter and moving targets has better performance in terms of speed and accuracy than the other existing simulators and the proposed multichannel SAR simulation method has high quality.     

稀疏微波SAR图像特征分析与目标检测研究

稀疏微波成像利用观测场景在空时频极化等表示域上的稀疏先验,通过线性综合测量方式获得比传统Nyquist采样低得多的回波数据,使用优化重构算法恢复观测场景微波图像,相对于传统微波成像体制具有诸多优势。在稀疏微波成像体制下,图像的获取和表征均发生了变化,需要在雷达图像理解现有理论和方法的基础上,研究新的特征分析和认知解译理论与方法。该文分析了稀疏SAR图像的统计特性以及点、线、面等特征的变化情况,对于使用空域稀疏模型重构的SAR图像,统计分布退化,适当降低采样率不影响点、线目标的提取精度。在此基础之上,研究了稀疏SAR图像海上舰船目标检测方法,得益于较弱的背景噪声,稀疏SAR图像的目标检测使用简单的阈值处理即可获得较好的检测效果。