星载分布式InSAR系统仿真研究

仿真是进行星载分布式干涉合成孔径雷达(InSAR)研究的重要方式。仿真方法是利用小面单元模型进行地面场景建模,然后根据系统几何模型和信号模型仿真回波信号,成像处理后,两幅单视复图像进行相干处理得到干涉相位图。在仿真中,需要讨论系统统计特性的表示方法,小面单元尺寸的取法及基线去相干性的实现方法等问题。最后实现了计算机仿真。

星载InSAR系统DEM重建及其误差分析

对于星载干涉合成孔径雷达(InSAR)系统数据处理中的数字高程模型(DEM)重建,其误差受基线误差等误差源及是否采用地面控制点(GCP)影响。该文基于传统重建方法得出了利用GCP时的DEM重建方法,并分析了重建误差关于基线误差的传递关系。由此传递关系,可知系统对轨道测量精度的要求很高,而利用GCP时,相同轨道测量精度条件下,重建误差大大减小。故为了在保持重建精度的情况下降低对轨道测量精度的要求,可以利用GCP。另外上述分析得出的误差传递关系可以用来指导系统一些参数的设计。

RCS测量雷达标定过程中的误差分析

在利用RCS(雷达散射截面 )测量雷达对目标进行RCS测量中 ,为了能得到准确的RCS值 ,首先必须进行标定。天馈系统的标定可利用气球放飞的定标球 ,接收机的标定可利用标准信号源。由于标定中实施条件、使用仪器及方法的不理想 ,会对标定结果造成误差 ,气球的RCS、定标球的加工误差、雷达对定标球的对准精度是对标定结果有较大影响的一些误差源。

星载InSAR复图像多级配准及其误差分析

复图像的配准是星载干涉合成孔径雷达(InSAR)数据处理中的重要步骤。对于星载InSAR复图像的配准,为了达到高的配准精度并同时保持较高的计算效率,需要采用多级配准的方法,即可先后采用几何配准方法、基于窗口的配准方法和基于频谱差别的配准方法来完成复图像的配准。首先讨论了三种算法的原理和处理方法,其中详细分析了基于频谱差别配准方法的原理。然后分析了各算法的误差,由于基于频谱差别配准影响最终的配准精度,分析了通过去噪来减少其误差。使用上述算法对仿真数据的处理结果验证了算法的有效性。

星载分布式SAR干涉信号分析

星载分布式合成孔径雷达(SAR)具有双站和斜视的特点,本文分析了在这种情况下干涉信号的一些特征:(1)干涉信号相位与成像处理间的关系;(2)考虑地形情况下,干涉信号相位差及其相干性;(3)考虑配准误差时干涉信号相位差及其相干性。仿真分析了一系统干涉信号相干性随地形、基线及配准误差的变化。

基线特征对天基双天线InSAR性能的影响分析

天基双天线InSAR以空间站等为平台,其基线特征对系统干涉测高性能有重要影响。针对姿态变化、振动和基线测量误差三个影响干涉测高性能的主要因素开展分析,可以得出姿态变化和天线杆振动引起的基线变化会造成干涉相干性的变化、图像相位变化等,进而影响干涉测高,图像相位变化引起的干涉相位变化是其中主要影响因素,为了对其进行补偿,需要高精度的基线测量。仿真结果验证了理论上的分析。

星载寄生式InSAR系统DEM重建问题

数字高程模型DEM重建是星载寄生式干涉合成孔径雷达InSAR信号处理的重要一步,是利用干涉图和卫星参数等来求解地面高程及位置。针对星载寄生式InSAR构成为双站的特点,在重建方法上进行了相应改进。通过分析重建方程组可知,重建高程精度对系统基线误差很敏感,对此提出了利用控制点来减小基线误差对重建高程精度的影响,并进行了定量分析。

星载分布式SAR干涉信号仿真及相干性分析

仿真是进行星载分布式合成孔径雷达(SAR)干涉测量信号处理研究的重要途径。论述了利用小面单元模型、乘性噪声模型及系统的几何模型和信号模型等模型来仿真复图像和干涉图的方法,分析了仿真复图像的相干性。通过计算机仿真,实现了仿真过程,验证了复图像的相干性。

星载InSAR系统干涉信号模拟方法

为了对星载干涉合成孔径雷达(InSAR)系统信号处理研究提供数据源,研究了系统干涉信号的模拟。首先分析了信号模拟所需的几何模型、散射模型及信号模型,给出了利用这些模型模拟干涉信号的流程。通过分析小面单元数与相干系数的关系,得到当取满足一定条件的小面单元数时,模拟出的干涉信号能够进行干涉,并且其相干系数能和理论值吻合。通过采用上述方法进行模拟验证了上述方法的有效性。

星载双站SAR采用距离-多普勒算法的保相成像

星载双站合成孔径雷达(SAR)的成像可以采用距离-多普勒(RD)算法。算法的距离模型可使用二次模型和直线模型,针对系统双站的特点,讨论了高精度距离模型参数的求取方法。传统RD算法采用二次模型,在斜视情况下,二次模型可能会有较大误差,主要是会影响方位向压缩,因此讨论采用直线模型对应的方位压缩因子进行成像,从而改善方位向旁瓣。成像中为了使算法能够保相,需采用合适的方位向压缩因子,使其不破坏所成像的相位信息。

通道误差对星载干涉测高系统的影响分析

在合成孔径雷达中采用多通道体制有利于实现高分辨率宽测绘带成像,对SAR干涉测高提高测高精度和效率有重要意义。但多通道体制的引入也会带来通道误差,降低成像及干涉测高性能。通道误差主要可归结为通道幅度误差、通道相位误差、沿航位置误差。姿态误差是对系统性能影响很大的误差,其引起的距离迁移和距离空变误差很小,主要引起通道相位误差。对姿态误差对成像性能的影响进行了分析,可得姿态误差会造成图像ISLR和PSLR的恶化。对姿态误差对干涉测高性能的影响也进行了分析,可得姿态误差误差还会引起干涉相干系数的恶化,特别是在干涉的主辅星具有反向相位误差的情况下最为严重。

时间同步误差对星载寄生式InSAR系统干涉相位的影响分析

时间同步是星载寄生式InSAR系统的关键问题之一。提出了一种新的时间同步误差模型,并在该模型的基础上详细分析了不同形式的时间同步误差对双站SAR成像及InSAR干涉相位的影响。建立了时间同步误差到干涉相位误差的传递模型,指出了星载寄生式InSAR系统对频率源准确度和稳定度的指标要求,仿真验证了理论分析的正确性,分析结果对星载分布式InSAR系统的设计具有重要意义。

方位多通道SAR信号重建性能分析

方位多通道合成孔径雷达(SAR)图像质量受系统参数、阵列误差以及信号处理方法等多种因素的影响。该文针对方位多通道SAR的信号重建性能进行深入分析。首先对信号模型进行完善,引入了重建系数的概念,从而使得多通道SAR信号重建网络的设计具有更大的灵活性,继而在数字波束形成的框架下对一系列重建方法进行了介绍。其次,在得到重建误差功率谱的基础上,进一步给出信噪比与方位模糊比的解析表达式。最后,对各种算法的重建性能进行了定量评估与分析。仿真实验验证了理论分析的正确性。分析结果将为方位多通道SAR系统设计、信号处理以及图像质量预估提供有效支撑。

一种高分辨SAR层析成像方法

在城区建筑三维重建中,如何利用非均匀的少量观测数据,在保持方位向-距离向分辨率的同时实现高度向的高分辨成像是SAR层析面临的一个主要难题。在确定性点目标模型下,基于RELAX算法,提出了一种适用于城区建筑三维重建的SAR层析高分辨成像方法。与统计模型下的空间谱估计方法相比,该方法无需多视处理,能够保持方位向-距离向分辨率。与奇异值分解方法相比,该方法具有更优的高度向分辨能力。在仿真数据和Envisat-ASAR实测数据处理实验中,该方法的有效性得到了验证。

星载InSAR非相干图像对精确配准

为了解决星载InSAR非相干图像配准中不同区域对应不同形变参数的问题,将几种传统的SAR图像配准和光学图像配准的方法有机结合,提出了一种基于概略配准、Harris角点检测、相关系数匹配、Delaunay三角网剖分插值映射的InSAR复图像精确配准方法。通过仿真验证,该方法能够适用相干和非相干的InSAR复图像。配准精度达到0.1像素级。

步进正负调频信号实现MIMO SAR距离高分辨

带宽合成技术通过多子带步进调频信号的数据融合实现距离向超高分辨。单相位中心顺序收发的模式对系统PRF要求较高,在星载条件下不利于实现高分大测绘带成像。文章对基于多发多收(MIMO)SAR系统的子带并发体制进行研究,详细阐述该体制下子带信号合成的方法,指出带宽合成前必须对相位中心的位置差异进行校正,针对子带串扰带来的虚像问题,首先对其出现机理进行详细分析,最后提出应用步进正负调频信号的方法,在距离压缩后进行子带合成,在实现距离高分辨的同时进一步抑制虚像峰值,仿真结果验证了方法的有效性。

方位多相位中心SAR信号重建误差分析

就方位多相位中心(Azimuth Multiple-Phase-Center,AMPC)合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统的阵列误差对信号重建性能的影响进行分析。将阵列误差建模为随机过程,结合最小二乘(Least-Square,LS)算法,推导了AMPC SAR误差功率谱的解析表达式,进而得到了AMPC SAR的信噪比与方位模糊比的解析表达式。仿真实验验证了理论分析的正确性。分析指出,随着系统脉冲重复频率的升高,有必要通过减小重建系数以实现重建性能的提升。分析方法与结果对AMPC SAR系统设计以及图像质量预估提供有效支撑。

三课时制“雷达成像”课程教学改革与实践

本文围绕"雷达成像"课程教学,研究三课时制下的课程教学改革与实践:采用三课时讲授一个完整的知识点的方式对课程进行安排,提出采用"2+1"模式,即将前两课时用于理论学习,第三课时用于实践学习。结合"逆合成孔径成像"课程,我们给出了一个实际教学案例。教学实践表明,该方式可以较好地帮助学生掌握课程的知识,并有助于提升学生的动手实践能力。

基本放大电路教学应把握的科学原理

以电子类课程教学的重要章节基本放大电路为例，重点探讨了该部分教学内容所蕴含的三个科学原理，即非线性问题的线性化近似原理、差分原理和负反馈原理，强调了教学过程应重点把握科学原理的内涵与本质，以增强课程学习的趣味性和实用性，提高学生灵活应用所学知识解决实际问题的能力。

星载寄生式InSAR系统相关性及相对测高精度分析

结合星载寄生式干涉合成孔径雷达(InSAR)的工作原理及高稳定频率源的工作特性,给出了时间和频率同步误差模型。基于该误差模型,分析了时间和频率同步误差对干涉相位的影响,首次推导了同步误差导致的信号去相关。基于星载寄生式InSAR系统的空间几何关系和图像信号模型,详细分析了热噪声、模糊、量化噪声、基线、方位向、配准误差及体散射等去相关效应,给出了考虑上述全部去相关因素时系统的相对测高精度,并仿真分析了以Envisat为主星的寄生式InSAR系统在ASAR雷达7个不同波位下的相对测高性能。理论分析和仿真结果表明,在合理选择轨道和雷达参数的前提下,系统可以达到很好的测高精度。