压缩感知窄带自旋目标雷达成像

对于高速自旋目标而言,为了获得聚焦效果良好的图像,通常要求雷达系统具有较高的脉冲重复频率(PRF)。当PRF不满足采样要求时,雷达接收到的通常是方位欠采样的回波数据,从而影响目标识别。本文根据压缩感知理论,结合自旋目标回波信号稀疏性的特点,建立方位欠采样的成像模型,并提出了基于压缩采样匹配追踪的窄带雷达高速自旋目标成像算法。该算法在对信号进行重构迭代中,采用回退策略,并结合回波信号稀疏性的具体参数,选取最优的支撑集,提高了算法的重构质量。仿真实验表明新算法在回波欠采样的情况下能很好地重构图像,尤其是在低信噪比的情况下。采用"误选数"和"均方误差"两个指标对CoSaMP算法重建信号的性能进行评价,结果表明该算法受雷达PRF和信噪比SNR的影响较小,算法稳定性好。     

互相关函数法在海底微地形测量中的应用研究

根据主动式水下测距原理,采用超声波换能器向模拟海底微地形发射超声波。由于超声回波信号与参考信号具有强互相关的特性,求出两者的互相关系数以及最大互相关系数对应的采样点位置,从而获得超声波传播时间。通过试验研究表明,采用互相关方法应用于海底微地形测量具有较高的测量精度,能够满足水下微地形高程测量的需要。     

前视双基地SAR CS成像算法

提出了前视双基地SAR CS成像方法。首先研究了前视双基地SAR的成像机理,并建立了信号模型;然后通过时域线性距离徙动补偿将前视双基地SAR进行单站固定等效,并分析了回波信号等效后的方位空变性特点;在此基础上,确定了前视双基地SAR CS成像算法的相位匹配函数;最后通过算法仿真验证了算法的正确性。     

基于回波强度和采样点距离的点云滤波研究

本文根据三维激光扫描的特点,设计提出一种从点云数据中分离出目标对象的特征提取方法。首先根据激光回波信号特征和采样点距离特征进行阈值确定,然后通过将回波信号强度和距离信号位于各自阈值范围之外的对象滤除,从而得到滤波后的目标物体点云数据集。应用上述方法对室外建筑物数据进行试验,得到较好的效果,表明该方法适用于部分目标对象的初步分离。     

卫星姿态误差对多通道SAR成像质量的影响

多通道SAR系统克服了传统成像模式中最小天线面积条件的限制,可以同时实现高分辨率、宽测绘带SAR成像.然而,多通道SAR系统方位向信号存在非均匀采样的现象,进而造成SAR图像虚假目标的出现.因此,方位向非均匀采样信号的重构对成像质量具有至关重要的影响.卫星姿态误差会导致方位向非均匀采样信号的重构出现偏差,大大降低了图像质量.本文通过建立一发八收星载SAR回波信号模型,推导出方位向信号非均匀采样所引起的虚假目标的位置和强度的计算公式,并分析了在不同视角下偏航、俯仰、横滚3个方向的姿态误差对成像质量产生的影响.     

不同函数拟合水体后向散射波形对激光测深精度的影响

为了提高激光测深数据处理结果的精度,在原有的激光测深回波信号拟合方法的基础上,结合信号形成的物理过程,提出使用指数函数模拟激光测深水体后向散射回波成分的方法。利用Wa-LiD（Water LiDAR）工具生成了多组模拟数据集以对比和检验提出的新方法。对于每个可探测回波,海面回波和海底回波均使用高斯函数进行拟合,水体后向散射波形分别使用三角形、四边形、指数函数进行拟合。实验结果显示,指数函数测深误差统计量明显优于三角形和四边形拟合方法,且更适用于拟合不同水质和水深条件下水体后向散射回波信号。同时检验了体积散射函数取180°时数值对测深回波信号探测结果的影响。     

星载合成孔径雷达回波数据仿真研究

本文对星载合成孔径雷达（SAR）图像仿真方法进行了研究,在分析并建立合成孔径雷达回波信号数学模型的基础上,提出了基于分布目标的SAR回波信号数据仿真,进而提出了一种与传统实现方法不同的SAR原始回波数据的生成方法,并用这种方法进行了初步的建模和仿真,验证了其有效性。     

机载双基地SAR实测数据成像

建立双基地SAR的单基地等效模型,分析了系统时间同步误差的机理;提出了双基地SAR回波中的直达波数据进行时间同步误差校正的算法;在双基地SAR单站等效模型的基础上,利用时变阶梯变换算法进行成像处理。经过理论分析,实测数据处理验证,这一算法是有效的,能够校正双基地SAR时间同步误差,较好地进行实测数据的成像处理。     

全波形机载激光雷达绝对辐射定标与不确定性分析

为揭示全波形激光雷达回波在森林等植被区域多回波信号的特征和对目标识别分类的影响，以激光雷达方程为模型基础，利用朗伯体目标为地面参考，提出了将激光雷达波形参数标定为后向散射截面、后向散射系数和漫反射率等物理量的方法，实现了机载小光斑全波形机载激光雷达数据绝对辐射定标。对两个不同实验区的LMS-Q680i数据标定结果表明，漫反射率与参考反射率相对误差总体分别小于10%和5.5%，误差标准差分别为0.044和0.077，有效消除了条带间差异。推导了多回波的激光雷达方程组，比较了相同系统在不同观测条件下的定标常数变化，重点分析了全波形激光雷达在穿透性目标上的多回波现象造成的能量衰减，及其对辐射定标结果的影响，证明了多回波现象是造成多回波信号减弱的主要原因。该现象是当前技术体制下激光雷达观测过程本身存在的缺陷，对基于激光雷达辐射信息的目标识别分类带来了一定的挑战，也是多光谱、高光谱激光雷达辐射信号定标必须解决的问题。     

利用波形去噪算法的森林最大冠顶高估测研究

针对大光斑激光雷达回波信号噪声影响森林冠顶高估测精度,且回波分析法判定回波位置受限于平坦地区的问题,利用高斯低通滤波和小波去噪两种方法对GLAS波形进行去噪处理,提出了结合均方根倍差法和回波分析法来判定回波位置的有效算法。经小波去噪后信号的信噪比23.360 704,均方根误差为0.000 233 3,经均方根倍差法和回波分析法相结合来判定回波位置估测的冠顶高结果与实测结果相关性系数r值为0.864,效果均优于高斯低通滤波去噪。基于GLAS回波数据实验结果表明:小波去噪较好地实现了对回波信号的去噪处理,均方根倍差法和回波分析法相结合,实现了对坡度相对较大地区的GLAS波形的回波开始位置和地面回波位置的准确判定,对森林冠顶高的精确估算具有重要意义。     

一种捷变调频斜率极性和限幅相结合的SAR抗干扰方法

针对合成孔径雷达（SAR）系统面临的场景散射等干扰无法使用传统时、空、频域技术抑制的问题,提出了一种基于线性调频（LFM）信号调频斜率极性捷变和限幅过程相结合的抗干扰方法。该方法首先在慢时间域捷变雷达发射信号的调频斜率极性,其次在接收脉冲后首先对转发的干扰信号进行匹配、限幅,然后在逆滤波之后正常成像。仿真验证了捷变方法的抗干扰性能。     

利用已知参考点的RTK系统延迟二步估计法

RTK系统应用于SAR成像中时,由于方位采集和雷达系统回波采集的时间不同步,需要对RTK延迟进行估计,本文首先对RTK的延迟误差进行了分析,将其划分为固定延迟和随机延迟两部分。然后本文给出了一种实际可行的延迟估计方法,该方法利用已知参考点的位置信息对回波进行积累,快速估计固定延迟,在固定延迟的估计结果上,通过比较图像的积分旁瓣比(ISLR),对随机延迟进行二次估计。最后通过仿真和实测结果验证了该方法的有效性。     

Modified compressive sensing approach for GNSS signal reception in the presence of interference

Pre-processing traditional navigation signals in global navigation satellite system (GNSS) receivers includes the conversion of an analog-to-digital sample and acquisition following the basic principle of Nyquist sampling theory. This condition inevitably increases the system computation time and cost of a modern wideband receiver. In recent years, the compressive sensing (CS) approach has been proven to effectively reduce the number of measurement samples required for digital signal acquisition systems. This method gives new potential to this modern design. In this study, a modified compressive sensing algorithm for the acquisition of a GNSS signal that is contaminated by an interfering signal is presented. The proposed method attempts to combine CS demodulation and the subspace projecting method to enhance GNSS signal acquisition performance with interference present. First, the received signal is sub-sampled and aliased from a compressive sampling process. This operation maintains the restricted isometry property (RIP) condition of the second sampling process using a Toeplitz-structured sensing matrix, which replaces a conventional random sensing matrix. The matrix ensures that distances between desired signals on the set of sparse space are not influenced by the sampling process. Next, the interference is eliminated through the orthogonal feature between the interference signal and the desired signal using the subspace projecting method. This also preserves the RIP of the projecting matrix to ensure that the original structure of the linear projection of the signal is preserved. After this, an iterative least-square method is utilized to recover the correlator output from the reception samples taken by the CS demodulator. In addition, the signal detection performance in the presence of co-channel interference using a CS demodulator is analyzed and evaluated. Finally, the relationships between signal detection probability, compressive factor and signal bandwidth are also illustrated. Several numerical results are presented to verify the theory.     

基于高斯滤波的回波信号去噪方法的研究

当采用高斯滤波的方法对全波形激光雷达回波数据去噪处理时,高斯函数宽度和高斯滤波模板长度不同,去噪效果不同。本文通过设定不同的高斯函数宽度和高斯滤波模板长度,对回波信号进行去噪处理。实验结果表明,将激光雷达的发射脉冲半宽作为高斯函数宽度,高斯滤波模板长度设为9,对回波数信号进行去噪处理,滤波后的数据既保留了原有的信息,又得到了很好的平滑处理,取得了较为理想的去噪效果。     

一种微地形探测回波信号处理的新算法

针对钴结壳具体赋存环境和开采技术要求,作者提出了利用Morlet小波信号包络和高斯函数曲线及能量相关性算法对拟设计的微地形探测方法接收到的超声回波信号进行分析与计算。由实验初步验证,利用该算法计算出来的被测对象位置精度及误差稳定性均高于传统的超声波单波束多探头探测方法。     

地物反射率探测激光雷达回波信号的小波去噪

从能量、图形、统计多角度出发,提出了由信噪比、平滑度等6项指标组成的小波消噪效果评价体系,对各算法去噪后信号作出全面客观评价。实验结果表明,基于3σ准则的阈值法与模极大值法相结合的小波去噪方法可以有效地去除噪声,效果优于其他方法。     

融合图像的频率定量分析及其空间分辨率的确定方法

图像融合是获取高质量图像的重要步骤之一,本文首先在频域中进行公式推导,根据高采样率奈奎斯特频率、低采样率奈奎斯特频率和信号频率三者之间的关系给出了图像融合前后信号频率的变化规律,然后以此为依据对融合图像的频率进行定量分析并确定图像空间分辨率,研究认为高分辨率图像中频率位于高采样率奈奎斯特频率和低采样率奈奎斯特频率之间的频率信息为高频信息。最后结合常用的融合方法和遥感图像对本文提出的观点进行验证,试验结果表明本文得到的结论与试验中的结果是符合的。