机载多维度SAR误差分析与成像自配准处理方法

随着机载SAR技术发展,在同一架飞机上可以同时安装多个波段的全极化SAR载荷,形成机载多维度SAR系统。中科院空天院牵头研制了一部机载多维度SAR系统,并采用统一的频率源作为基准,以保证不同波段SAR之间在时间、相位方面的一致性,开展了数据获取实验。本文分析了该机载多维度SAR在采样延迟、方位时间和运动补偿等方面的误差,并提出了一致性校正和成像处理的方法,实现了无需后续图像匹配的成像自配准。机载多维度SAR实验数据处理结果表明,多波段成像自配准精度达到1个像素以内,为后续多维度SAR数据联合分析提供了良好的基础。     

未来星载SAR技术发展趋势

星载合成孔径雷达(SAR)以卫星等空间飞行器为运动平台,具有全天时、全天候、全球观测能力,已成为一种不可或缺的对地观测手段。当前,我国星载SAR已实现分辨率从米级到亚米级、系统体制从正侧视条带向方位扫描聚束、从单通道向多通道、极化方式从单一极化到全极化的技术跨越。随着技术的不断进步,未来星载SAR将在体制、概念、技术、模式等方面取得突破,包括高分辨率宽幅成像、多基地、轻小型化、智能化等,从而不断拓展星载SAR的观测维度,实现多维度信息获取。该文将围绕星载SAR的技术发展趋势展开论述。      

圆迹SAR 成像技术研究进展

圆迹SAR(Circular SAR, CSAR)是近年来提出并发展起来的一种高分辨3 维成像模式,通过传感器平台的曲线运动,获取被观测目标多方位乃至360全向观测信息,以满足越来越高的精细观测需求。2011 年8 月,中国科学院电子学研究所微波成像技术国家级重点实验室利用自行研制的P 波段全极化SAR 系统开展了国内首次机载圆迹SAR 飞行实验,成功获取了全方位高分辨圆迹SAR 图像,实验结果初步展示了圆迹SAR 成像技术在高精度测绘、灾害评估和精细资源管理等领域的应用潜力。该文详细讨论了圆迹SAR 成像技术的研究进展,介绍了近年来国内外开展的若干次机载飞行实验以展示圆迹SAR 的独特应用优势,总结分析了圆迹SAR 的关键技术,最后对其发展趋势进行了展望。      

多维度合成孔径雷达成像概念

该文通过回顾合成孔径雷达(SAR)成像技术的发展历程,论述了在极化、频率、角度和时相空间内开展多样本联合观测的内涵、必要性及发展趋势。在此基础上,基于信息综合利用的需求建立了多维度SAR 成像的基本定义。描述了多维度SAR 成像的特点,并提出了基于克罗内克积分解技术的观测对象散射机理描述方法。列出了多维度SAR 信号处理框架和基本假设条件。建立了SAR 工作方式的多维度表述及多维度数的定义方法。      

全息合成孔径雷达的概念、体制和方法

合成孔径雷达技术经历了二维SAR、二维半SAR(InSAR)、三维SAR，已发展到如今的多维度SAR，取得了巨大的技术成就。该文在简要总结合成孔径雷达及其成像技术发展历程的基础上，提出了全息合成孔径雷达的概念并首次给出了明确的定义，指出该定义与现有全息雷达、多基线圆迹SAR、多维度SAR等概念的区别与联系。并且基于现有多维度SAR模型框架，给出了全息SAR的成像体制和信号模型，提出了初步的成像思路，为全息SAR技术的发展提供了初步的理论和技术框架基础。      

多航迹圆迹SAR三维联合稀疏成像方法

多航迹圆迹SAR具备三维成像能力,但受多次航迹观测,在高度向采样不足以及目标多角度观测散射特性变化等因素影响,多航迹圆迹SAR三维成像性能还需进一步提高,以满足后端目标解译的需求。文中综合利用成像场景在距离、方位和高度三个维度的稀疏分布特性,建立联合稀疏重构模型,实现高分辨率三维成像。进一步,针对建筑物等人造目标后向散射特性随角度变化剧烈的问题,采用分子孔径稀疏约束成像后进行子孔径非相干叠加的方式,以提高最终三维成像结果的信噪比等性能,在进行联合稀疏重构时采用分子孔径处理提高了目标的可解译度。Gotcha实测停车场数据中圆台Top-hat和Toyota Camry轿车的三维成像实验验证了方法的有效性。     

联合多方位角调频率估计的星载SAR三维成像方法

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)通过波束的方位向扫描可以实现单次航过的多方位观测。在多方位角观测过程中,卫星弯曲轨道可等效为长3维曲线阵列,从而具备了3维成像能力。由于多方位角观测在高度维采样的稀疏性,无法直接通过3维FFT实现无模糊成像,且目标在不同方位角SAR图像的投影与高程间的传递相对复杂。针对该问题,该文提出了联合多方位角调频率估计的星载SAR3维成像方法。该方法首先给出了不同观测方位角下多普勒调频率误差与目标高程误差间的关系,利用视错位法(Map Drift, MD)估计多普勒调频率误差。然后,联合多方位角高程估计结果提升高程估计精度。最后,利用高程估计结果恢复目标3维几何信息,从而实现3维成像。仿真实验验证了该方法的高程估计精度可达米级。      

“高分辨率SAR图像目标认知”专题征文通知

合成孔径雷达(SAR)是一种重要的遥感对地观测手段,随着SAR技术的不断进步,其图像分辨率日益提高、图像数据维度(极化、频段、角度等)得到拓展,为地物目标的认知信息提取提供了更好的条件。然而,由于SAR成像机理的特殊性和复杂性,SAR图像目标认知一直是SAR应用领域的研究难点和热点。当前,大数据分析、人工智能等技术的飞速发展,给SAR图像目标认知研究带来了新的活力。为推动SAR图像目标认知领域的发展,促进该领域学术交流,探索相关学科方向的未来发展趋势,《雷达学报》拟     

无人机载合成孔径雷达系统技术与应用

该文在概述无人机载SAR技术特点的基础上,介绍了国内外无人机载SAR技术的发展概况,对无人机载 SAR的工作体制、关键技术、性能指标、典型系统及应用等方面的内容进行了归纳。结合研制的高分辨率、全极化、双天线干涉等SAR系统,重点讨论了基于功能单元的SAR系统设计、SAR实时成像数据处理、多维度运动误差补偿等技术。针对无人机的特点和对载荷的要求,概述了无人机载SAR在高分辨率、新功能模式等方面的技术进展。并针对国内外当前的发展概况,探讨了无人机载SAR技术的发展趋势。      

微波视觉三维SAR关键技术及实验系统初步进展

合成孔径雷达(SAR)三维成像在复杂地形测绘、复杂环境下目标发现与识别等方面具有重要应用潜力,是当前SAR领域的重要发展方向之一.为推动SAR三维成像技术的发展和应用,中国科学院空天信息创新研究院牵头设计并研制了一套无人机载微波视觉三维SAR实验系统(MV3DSAR),为相关技术研究和验证提供实验平台.目前该系统的单极...     

合成孔径雷达卫星系统任务分析方法研究

系统地总结了国内外合成孔径雷达(SAR)卫星的发展现状及趋势,提出了大视角双侧视SAR卫星的新概念。针对SAR卫星有效载荷的特点,从用户需求分析和关键约束条件入手,研究了卫星轨道设计与覆盖性能分析方法,总结了雷达波位参数设计和系统性能分析方法,提出了SAR卫星系统星地一体化任务分析方法。通过计算机仿真,对大视角双侧视SAR卫星概念进行了初步可行性分析。     

A tethered interferometric synthetic aperture radar (SAR) for atopographic mission

Analyzes a spaceborne interferometric synthetic aperture radar (SAR) for high-resolution, topographic applications. Two physical antennas are vertically spaced and are carried along parallel paths by two different platforms connected by a tether. Tethered space systems have been proposed by several authors for different applications and a joint US-Italian program exists to deploy in 1992 a small satellite (Tethered Satellite System) from a Space Shuttle. A system performance analysis is carried out, considering a theoretical study and a numerical simulation. By evaluating the tethered interferometric SAR impulse response, the height of various point scatterers is computed and an error budget is obtained. Results show that this system is capable of achieving a root-mean-square (RMS) error in height measurement adequate for several applications     

机载高波段SAR大斜视角大场景成像算法研究

该文基于合成孔径雷达(SAR)斜视成像模式,分析了机载成像处理中斜距展开和二维解耦合近似相位误差与波长、斜视角、分辨率和测绘带宽度等参数的关系,证明二阶近似可满足常规高波段SAR大斜视角成像要求,但改进RD算法的聚集深度问题限制了成像方位孔径,常规CS算法未考虑二次距离压缩(SRC)的空变性,其大场景成像效果均不佳,只有NCS算法考虑了SRC随距离的线性变化,大场景高波段SAR成像聚焦性能最优。对毫米波SAR点目标成像的计算机仿真结果证明了上述分析结果。     

A Multiple Beam Synthetic Aperture Radar Design Concept for Geoscience Applications

The multiple beam synthetic aperture radar (SAR) has been presented as a superior alternative to conventional side-looking SAR designs for mapping earth resources from space. The multiple beam approach provides wide swath coverage at nearly constant incident angle while conserving peak power. These desirable system characteristics, however, are realized at the expense of additional signal processing. A design example illustrates the attributes of the multiple beam SAR in comparison to a conventional side-looking system. A novel beam formation processing architecture is shown which can provide simultaneous range compression while forming the beams. A configuration for the image formation processor is proposed and analyzed in terms of an analog implementation which can perform Doppler compression at speeds faster than real time. These implementation schemes indicate that on-board processing for the multiple beam SAR is possible.     

临近空间编队飞行合成孔径雷达数据仿真

真实合成孔径雷达(SAR)数据的稀缺严重限制了临近空间编队飞行SAR的研究进展,为此,对SAR数据的仿真进行了研究。针对临近空间编队飞行SAR大天线视角的情况,分析了其空地几何关系,提出了能够完全描述其空间几何关系的九坐标系框架,以及每个坐标系的具体定义。根据临近空间编队飞行SAR的信号数学模型,针对空地全链路各环节的误差,提出了能够全面反映临近空间编队飞行SAR工作物理过程的回波数据仿真方法。数字仿真结果验证了该方法的有效性,可以为临近空间编队飞行SAR的研究提供可靠的数据源。     

Speckle filtering in polarimetric SAR data based on the subspace decomposition

In this paper, a new approach to speckle filtering of synthetic aperture radar (SAR) data is presented. We define a parameter space consisting of two orthogonal subspaces-the signal subspace and the noise subspace. Then, the full polarimetric information from the signal subspace is obtained after speckle filtering. In this way, edges of different kinds of targets are preserved. The effectiveness of this method is demonstrated using the National Aeronautics and Space Administration Jet Propulsion Laboratory airborne L-band polarimetric SAR data.     

Reconnaissance with ultra wideband UHF synthetic aperture radar

The author addresses the problem of detecting and identifying stationary and moving targets with foliage penetrating UHF synthetic aperture radar (SAR). The role of a target's coherent SAR signature, which varies with the radar's frequency and aspect angle, in forming the Fourier space of the SAR signal is analyzed. The resultant relationship is the basis of an algorithm which, after extracting (digital spotlighting) the target's coherent SAR signature in the reconstruction domain, could be used to differentiate man-made structures from foliage. Methods for blind-velocity moving target indication are discussed. The main tool of the work is a signal theory based analysis of SAR signal via Fourier transform. However, the theory is at most as good as the collected SAR data