一种基于频域解模糊的星载P波段全极化SAR法拉第旋转效应校正方法

星载P波段合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）极化测量性能易受电离层法拉第旋转（Faraday Rotation, FR）效应的影响,随着系统带宽增加,以及中心频率对应的法拉第旋转角（FR Angle, FRA）增大,FR效应色散特征突显,将导致距离向成像恶化以及额外的极化测量误差.针对色散FR效应,提出了一种基于频域解模糊的星载P波段全极化SAR法拉第旋转效应校正方法,通过模糊度一致化以及频域拟合等关键步骤,解决了P波段SAR系统FRA估计值模糊问题,最后在频域实现色散FR效应的校正.利用机载P波段全极化SAR数据开展了仿真验证实验,与传统的图像域校正方法相比,有效抑制了色散的FR效应,显著改善了交叉极化通道图像之间的相关性.     

返回散射回波去电离层相位污染方法比较与分析

高频信号利用电离层的反射作用进行目标探测,探测距离远,范围广,可应用于气象、军事预警、海面检测等领域.但是对于海上目标,尤其是舰船等慢速目标,由于海杂波的强烈干扰,致使信杂比很低,要求较长时间的相干积累时间.而电离层的时变性和多径效应的存在严重影响相干积累的效果.本文主要论述国内外学者就此问题提出的各种去电离层相位污染方法,并对其做了对比和分析.     

电离层对星载合成孔径雷达方位向分辨率影响的分析

该文分析了天线实孔径尺寸、不同电离层谱以及电离层不规则体尺度等因素在电离层对星载合成孔径雷达(SAR)方位向分辨率影响中的作用。研究结果表明,保持星载SAR合成孔径长度不变,增加天线实孔径的尺寸会引起SAR方位向分辨率的退化,同时导致SAR方位向图像平滑。电离层的Kolmogorov谱对SAR方位向的影响较双参谱严重。电离层不规则体尺度远大于合成孔径的尺寸时,电离层对SAR方位向分辨率的影响可以忽略;在电离层不规则体的尺度减小到合成孔径的尺寸以下,但量级接近时,电离层的影响会导致SAR方位向分辨率的恶化。     

基于体散射约束的极化SAR相干变化检测方法

相干变化检测(CCD)利用场景中变化区域的失相干特性进行检测,而场景中存在的体散射植被区域及低信噪比区域也呈现低相干特性,对待检测变化区域形成干扰。该文提出一种极化SAR CCD方法,首先利用变化前后SAR图像间的极化相干信息建立加权迹相干统计量,然后利用各个SAR图像内极化通道间的相干信息,通过建立混合GEV分布模型,采用改进EM算法求解各分量参数,建立体散射约束项,最后结合散射功率变化约束项构建极化CCD检验统计量。该方法可在不影响检测性能情况下排除干扰。该文采用变化前后的两幅L波段全极化SAR图像进行方法验证,实验结果及指标参数验证了该方法的正确性与有效性。     

极化SAR相干斑抑制极化白化滤波器

相干斑抑制是合成孔径雷达(SAR)图像和极化SAR图像后处理的首要问题。该文针对最优的极化相干斑抑制滤波器极化白化滤波器(PWF)仅输出一个强度图像的缺陷,对 PWF进行了改进,得到了各个极化通道的强度图像。     

基于散射模型的极化SAR图像相干斑抑制算法

针对地表目标散射具有随机取向特性,给出一种新的基于散射模型的极化合成孔径雷达相干斑抑制算法。首先将去取向理论用于相干斑抑制的预处理过程,之后在考虑图像中存在混合散射像素的情况下,通过Freeman分解将像素分成4种散射类型,利用欧式距离分类器对像素进行无监督分类,最后按最小均方误差准则对图像降斑处理。利用美国宇航局喷气推进实验室(NASA/JPL)的AIRSAR系统实测数据进行实验,结果表明,文中方法由于考虑了图像中目标散射的随机取向特性和混合散射情况,并采用相应的处理方法,改善了像素初始分类结果,相干斑抑制效果和分类结果明显优于LEE的基于散射模型降斑算法。     

电离层沿场不规则体几何散射模型

电离层沿场不规则体散射具有很强的方向性,利用其进行甚高频(Very High Frequency,VHF)频段超视距通信时,需要准确可靠地确定散射轨迹以及地球上可接收散射信号的范围.文章基于电离层不规则体沿场散射的特点,分析了入射波、散射波及散射点地磁方向之间的几何关系,提出了一种电离层沿场不规则体散射几何分布模型.运用该模型对高中低纬度地区不同高度的电离层沿场不规则体散射进行了计算和分析,并将计算结果与已有文献中的数据结果进行了对比,结果比较一致.该模型能够计算电离层沿场不规则体VHF频段可接收信号的散射轨迹,为VHF散射通信链路的设计、布站提供了依据和技术指导.     

基于2007-2013年COSMIC掩星数据的电离层振幅闪烁研究

利用2007-2013年的COSMIC掩星数据，分析了E区与F区电离层闪烁的变化特征.发现用闪烁出现频次、闪烁发生率以及闪烁强度来表征的电离层闪烁出现规律比较相似.E区电离层闪烁在夏季半球的中纬地区最强，其次是春秋季的低纬地区和冬季半球.就经度分布来说，春秋季E区电离层闪烁呈四波结构.对F区电离层闪烁来说:南美-大西洋扇区在12月至点最为显著；非洲和太平洋扇区在6月至点最为显著；大西洋扇区在春秋分季最为显著.极区也出现中等强度的闪烁，尤其在南半球的90°E~180°E扇区较为显著.高纬E区电离层闪烁强度随太阳活动的增强而增强，而低纬和南半球的中纬E区闪烁随太阳活动的增强而减弱.高纬和低纬F区闪烁随太阳活动的增强而增强，而中纬F区电离层闪烁对太阳活动无显著依赖关系.对于赤道区来说，北半球60°W~60°E经度区闪烁强度随太阳活动的变化最为显著，其次是南半球60°E~210°E附近；而对于高纬地区来说，F区闪烁强度随太阳活动的变化最为显著的区域在南半球60°E~210°E附近.     

多视极化SAR图象相干斑抑制的研究

本文研究多视极化合成孔径雷达(SAR)图象的相干斑抑制,提出多视极化白化滤波(MPWF)法,并进一步将它发展成具有多通道输出的全极化滤波器。本文还定量地分析了MPWF方法抑制相干斑的能力,并在理论上同全功率法、加权法和功率均衡法进行了比较。应用NASA/JPL机载L波段四视全极化SAR数据的试验结果验证了所提方法的有效性和优越性,也说明了MPWF处理能显著地提高SAR图象的分类精度。     

电离层Faraday效应对远程预警雷达性能的影响

在对近地空间目标进行预警跟踪时,雷达发射的电磁波会在电离层中传播,电离层作为磁化等离子体,会导致电磁波产生Faraday旋转,从而对雷达探测性能造成影响。通过数值计算的方式,仿真了Faraday旋转效应导致的雷达极化失配损耗,并对仿真结果进行了分析。通过仿真结果可以看出:太阳活动高年,Faraday旋转角比太阳活动低年大;雷达工作频率越高,受Faraday旋转影响越小;目标仰角较低时,线极化失配损耗较小;椭圆极化方式下,极化失配损耗随椭圆轴比增大而增大;用圆极化方式可以最大程度地减小由Faraday旋转导致的雷达探测性能降低。     

电离层斜向传播异常信号特性的研究

在对固定电路电离层斜向传播特性的长期连续观测过程中,发现了大量异常斜测电离图.通过对电离层行波扰动情况下电波传播路径的仿真计算,分析了它对电离层斜向传播信号的影响,并利用斜向探测数据,讨论分析了确定行波扰动基本参数的方法.     

利用高频返回散射技术探测电离层行波扰动

 电离层行波扰动(TIDs,Traveling Ionospheric Disturbances)是电离层一种周期性的电子浓度波动结构,它与上层大气内的声重力波运动有关.在前人的工作基础上,提出了利用高频返回散射技术判别TIDs的方法,建立了TIDs特征参数的理论研究方法.并通过分析多方位返回散射试验数据,研究定频返回散射回波信号群距离和跳距随时间、方位角的变化特征,提取了TIDs的运动周期、运动方向、波长等特征参数信息,从而实现对宽空间、大区域电离层波动特性的研究.     

天波雷达电离层信道可用度统计方法研究

分析了影响天波超视距雷达(OTHR)可用度的电离层信道因素,依据一个太阳活动周期(11年)的电离层不稳定性数据,统计了中纬、中低纬和低纬地区的电离层信道可用度,OTHR频率管理系统综合考虑了电离层的基本特性以及高频干扰频谱分布特性,首次提出了基于频率管理系统工作频率表数据的电离层信道可用度的短期统计方法,并对太阳活动低年特定月份典型时刻(日出、日落、正午和夜间)的电离层信道可用度进行了统计分析.     

新乡观测的电离层TEC和板厚的统计与建模研究

利用１９８２年至１９９０年在新乡接收ＥＴＳ－Ⅱ同步卫星１３６ＭＨｚ信标所取得的电离层总电子含量ＴＥＣ月中值和相应的Ｆ２层临界频率，计算了电离层板厚，分析比较了电离层板厚、ＴＥＣ和Ｆ２层临界频率的日变化、季节变化和太阳活动变化的差异，给出了板层随太阳活动的抛物关系，建立了新乡的电离层板厚模式，并与国际参考电离层和中国参考电离层模式的结果进行了比较。结果表明，本文的板厚模式预报的结果在太阳活动高年较国     

星载P波段SAR电离层效应的双频校正方法

对于高分辨星载P波段SAR系统,电离层效应对P波段SAR会带来一系列较为严重误差,包括时间延迟、法拉第旋转和色散等,这些误差与电波频率和电离层TEC值关系密切,并使得图像质量下降。如何测量与校正电离层效应误差是星载P波段SAR面临的重要问题。根据SAR系统自身的宽带特点,借鉴GPS系统采用的电离层双频测量校正方法,提出了一种基于双频SAR距离像相关的延迟误差测量方法,计算机仿真结果表明,该方法有效提高了双频回波信号的电离层延迟误差测量精度,适于低频段星载SAR系统的电离层效应测量与校正应用。     

电离层信道特征参数对短波通信质量影响的试验分析

基于新乡至青岛之间融短波通信和电离层斜向探测于一体的综合试验平台实录数据,提取了通信误码率及信道特征参数,统计分析了各信道参数对通信误码率的影响,并提出了一种基于经验模式的短波通信质量评估方法,该方法在DPSK编码形式下具有很高的实效性。     

Faraday效应对空间目标探测雷达的影响

分析了电离层Faraday旋转效应对空间目标探测雷达的影响。从磁离子理论出发,结合电离层模型和地球磁场模型,使用了一种快速的Faraday旋转角计算模型,并与传统使用的经验计算方法进行了比较,表明该方法普适性强,更适用于中国地区。针对当前国际上典型的空间目标探测雷达工作频段,选取我国海口（低纬地区）和长春（中纬地区）为代表,分别计算了太阳活动极大年和极小年间的Faraday旋转角,给出了仿真结果并进行分析,表明Faraday旋转效应给线极化方式雷达带来明显的回波能量损失。在进行雷达设计时,需要将该效应与雷达系统性能综合考虑,采用合适的天线极化方式。     

基于解相干的改进MUSIC算法DOA估计

MUSIC算法是一种子空间分解算法。在非相干的情况下,经典MUSIC算法能准确进行波达方向（DOA）估计,但当信号源在相干的情况下时算法失效。在对经典MUSIC算法进行理论分析研究的基础上,对其阵元接收数据阵做相应变换,得到共轭重构后的协方差矩阵,通过特征值分解再进行DOA估计。就经典的MUSIC和改进算法的DOA估计性能进行了仿真分析。结果表明,改进后的算法在信号源相干的情况下也能精确地估计信号的波达方向。     

相干雷达高度表大地回波去相关研究与实验

由于非刚体目标自身的变化或者刚体目标与雷达之间的距离、视角发生变化都会产生大地回波去相关现象.文中针对上述现象建立了大地回波的几何与幅度起伏模型,对机载相干雷达高度表回波特性进行了仿真研究.文中还利用S波段相干脉冲散射计开展了大地回波测量实验,对回波数据进行了相干处理,并对仿真结果进行了实验验证.仿真与实验的结果表明:大地回波的去相关损失取决于地面粗糙度以及载机在一个脉冲重复周期内移动的距离.