一种结合散射相似性和Wishart的极化SAR图像分类方法

针对基于H-a 平面的目标分类方法运算量偏大的缺点,本文提出了一种结合散射相似性和Wishart的极化合成孔径雷达图像分类方法,提升了数据处理效率。该方法使用参数替代,将目标相干矩阵进行归一化,得到和 H-a 相似的分类效果,且避免计算特征值和特征向量,从而大幅提高了分类效率;通过结合Wishart迭代分类器进行分类来提升分类精度。最后通过对Radarsat-2卫星获取的黄河冰凌区域进行地物分类实验验证了本文方法的有效性,且该方法具有更好的运算效率和地物分类效果。      

基于波数域子孔径的机载三维SAR偏航角运动误差补偿

机载3维SAR可实现3维成像, 但运动误差会影响成像质量, 其中姿态角误差改变阵元间相对位置, 影响复杂, 目前还没有基于测量数据的补偿方法。该文建立了机载3维SAR成像模型, 分析了姿态角误差对成像的影响, 其中偏航角误差的补偿最为复杂。由回波相位可得航迹向和跨航向波数, 根据这两个波数计算的距离误差与目标位置无关, 消除了误差的空变性。提出在航迹向和跨航向2维波数域分块计算距离误差, 在空域补偿的波数域子孔径补偿方法。仿真结果证明该方法可有效补偿偏航角运动误差的影响。      

基于窗函数的非均匀步进频信号设计

针对均匀步进频连续波信号脉冲压缩处理过程中加窗处理抑制旁瓣导致信噪比损失的问题,提出了一种基于窗函数的非均匀步进频信号设计方法。首先根据分辨率和最大作用距离要求设计了步进信号总带宽和步进脉冲数,然后根据旁瓣要求和选择的窗函数设计了非均匀频率步进,最后根据雷达作用范围设计了频率步进量化间隔。该步进频信号呈现中间脉冲步进频率间隔小,两边脉冲步进频率间隔大的特点,在非均匀傅里叶逆变换脉冲压缩处理过程中无须加窗处理即可获得较低旁瓣,避免了加窗处理导致的信噪比损失。点目标仿真结果和实测数据处理结果验证了该非均匀步进频信号设计方法的有效性。      

下视SAR数据3维表面重建

目的 合成孔径雷达(SAR)因成像方法、几何角度等原因使得采集到的数据具有稀疏性及残缺性,如果直接用其进行建模,不能真实地还原物体。针对下视SAR数据的特点,提出一种在建模过程中能够自动修补稀疏及残缺数据的重建方法。方法 首先引入大津法对3维SAR数据进行预处理,然后将2维图像分割方法中的Chan-Vese模型推广应用到下视SAR数据的表面重建中,在初始表面及轮廓指示函数的求取过程中引入距离函数和内积函数。结果 将本文方法与等值面抽取法的重建结果进行比较,本文方法在重建的过程中能够自动修补空洞,重建出的模型表面更加光滑,能更加真实地反映原物体的特征。结论 可以将本文方法推广应用到稀疏及残缺SAR数据的建模中。     

便携式全方位微变监测雷达系统精度分析

微变监测雷达能够对观测区域进行全天时、全天候、非接触式、大面积、亚毫米级精度的形变位移监测,其监测精度分析是进行形变分析和精确预警的关键科学问题。本文采用便携式全方位微变监测雷达系统进行了精度研究和测试分析,首先推导了便携式全方位微变监测雷达的一维和二维信号模型,并对影响微变监测雷达监测精度的因素进行了分析;其次,设计一维形变监测实验,采用角反射器等强反射体作为观测目标,并将光学棱镜与角反射器刚性连接,通过雷达监测结果与全站仪监测结果的对比,对一维形变监测精度进行分析;最后,以分布式角反射器模拟观测场景,分析微变监测雷达的二维形变监测精度。一维、二维形变监测实验结果表明,监测结果与实际位移一致性较好,设计的参考角反测量均值在0.1mm之内,且系统形变监测精度可达亚毫米级,能够实现高精度的微变形监测应用。      

面向矿区地表形变的GPS-InSAR融合方法研究

煤炭资源高强度的开发与利用容易导致开采沉陷,威胁矿区安全生产。多源监测数据融合是实现矿区地表形变高效监测的关键手段。针对GPS与In SAR技术在地表形变监测时存在的不足,提出一种融合GPS与In SAR数据的遗传-克里金插值方法对矿区地表形变进行监测。融合GPS与In SAR数据进行克里金插值,寻找最佳变异函数模型计算研究区的年平均形变速率;随后通过遗传算法对变异函数模型的参数进行寻优,进一步提高插值模型的精度;最后以GPS站点的实测数据,对模型的性能进行验证和评价。结果表明:融合GPS数据的遗传-克里金插值算法可有效提高地表形变监测的精度。研究成果有望提高地表形变监测的效率,对矿山地质灾害防治与地面保护工作具有一定的参考价值。     

基于圆迹干涉SAR的DEM提取

圆迹干涉SAR具有对场景目标进行全方位观测测量的优势,为了满足高分辨率圆迹SAR成像对高精度的场景数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)的需求,该文提出了一种基于圆迹干涉SAR数据的高程估计方法。首先推导了采用后向投影(Back Projection, BP)算法时的圆迹干涉SAR信号模型,然后给出了基于圆迹干涉SAR处理的场景DEM提取流程,最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

地球同步轨道圆迹SAR研究

该文介绍了地球同步轨道圆迹合成孔径雷达(Geosynchronous Circular SAR, Geo-CSAR)的概念,通过设计同步轨道的轨道参数,可以形成近圆的卫星相对地球轨迹,使SAR载荷的凝视成像模式成为可能,实现对地的大面积定点连续观测以及真3维信息获取;研究分析了Geo-CSAR的成像能力,指出其在瞬时覆盖度、连续观测范围及3维精确定位方面,具有现有低轨星载SAR无法比拟的优势,是实现全球不间断覆盖的有效途径之一,在军事侦察、灾害监测方面具有重要的应用前景。      

基于浮空器照射源的双基弧形阵列SAR辅助降落模式成像算法

较之传统的单基线性阵列SAR,以浮空器为照射源平台的双基弧形阵列合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）是一种全新高效、高分辨率的雷达成像系统;该成像模式继承了弧形阵列天线和浮空器的优点,在直升机辅助降落、应急救灾等领域具有重要的应用前景。在该成像模式中,由于浮空器平台平向移动、直升机平台向下运动以及弧形阵列天线特殊的圆弧型构造的影响,目标的回波信号很难直接处理,给成像带来了困难。针对这些问题,根据浮空器照射源双基弧形阵列SAR模式的成像几何模型以及回波特征,本文提出了一种基于两步运动补偿和Keystone变换的方法。其中第一步利用Taylor级数展开对双平台复杂斜距方程进行近似处理,对该成像模式下的距离分辨率和方位分辨率进行了简单分析,第二步根据浮空器平向运动产生的斜距误差,构造相应的运动补偿因子对浮空器平移引起的距离徙动项进行相位补偿;第三步根据直升机平台向下运动产生的斜距误差,构造相应的补偿因子对直升机下降引起的距离徙动项进行补偿;之后为了校正距离向与方位向之间耦合,根据Keystone变换思想引入新的角度变量对方位角进行变换从而补偿掉距离频率及方...     

基于迭代自适应的字典校正空时自适应处理算法

本文针对稀疏恢复空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)由于字典设置不合适引起的离网效应，提出了一种基于迭代自适应(Iterative Adaptive Approach, IAA)的字典校正STAP算法。首先在IAA的每次迭代中，找到原始空时导向字典中每个量化空间频率最大功率对应的原子，围绕选定的原子，将其附近的多普勒频率均匀离散成一个集合，然后通过最大化联合似然函数在局域中搜索最优原子，并将选定的原子替换为最优原子，最后通过IAA的全局迭代，选择与杂波脊匹配的原子形成新的空时导向字典。实验证明，该方法可以有效地减轻离网效应引起的杂波脊扩展，杂波抑制性能优于现有的空时导向字典均匀离散化的IAA-STAP方法。