三通道SAR-GMTI误差校正方法的研究

针对机载三通道SAR-GMTI存在通道误差、运动误差等情况,提出了一种基于误差校正的SAR图像域动目标检测和定位方法。首先对接收通道误差、载机运动误差进行详细分析,给出相应的补偿方法,然后采用常规的DPCA和干涉处理技术有效地抑制杂波,精确地估计出地面动目标的真实方位和径向速度。外场实测结果验证了该误差校正方法的有效性和准确性。

三通道SAR-GMTI地面快速目标检测

地面运动目标速度较大时,会产生距离徙动,在图像域出现严重散焦,不易检测;同时存在PRF模糊现象,其多普勒频谱会发生折叠,不易正确定位。针对上述问题,提出了基于机载三通道SAR-GMTI的地面快速目标检测、定位与成像方法。首先,在距离压缩后的数据域进行相位中心偏置天线(displaced phase center anten-na,DPCA)杂波抑制,组合运用Canny算子、Ratio算子和Hough变换提取快速目标运动轨迹。然后,采用基于解PRF后的二阶Keystone变换方法完成目标的成像、检测及运动参数估计。最后,将快速目标融合到标有慢速运动目标的清晰SAR图像中。外场实测结果验证了该方法的有效性和准确性。

基于联合像素干涉统计特性的三通道动目标检测方法

本文提出了一种基于联合像素的三通道地面运动目标检测(GMTI)方法.首先分析联合像素处理后的两多视SAR图像干涉统计特性,建立幅相联合的概率统计模型,分析虚警和漏警,考虑到最小可检测速度内存在速度模糊,采用能量重心法解模糊,最后将干涉幅度和解模糊后的干涉相位联合检测动目标.实测数据处理结果验证了该方法的有效性.

双基地前向散射栅栏雷达的目标运动参数估计

针对双基地前向散射栅栏雷达运动参数估计精度低、易发散的问题,在扩展卡尔曼滤波和不敏卡尔曼滤波基础上,提出了一种新的滤波跟踪算法U EKF.该算法利用不敏卡尔曼滤波对初始误差不敏感的特点实现目标初始捕捉,克服了扩展卡尔曼滤波由于初始估计误差较大而引起的发散问题;然后采用扩展卡尔曼滤波进行目标跟踪保持,克服了目标穿越雷达基线时不敏卡尔曼滤波由于对系统模型的误差敏感而引起估计精度低的问题.

基于概率分布的SAR-GMTI目标定位误差分析

由于地面上动目标存在径向速度,在合成孔径雷达成像(SAR)图像上产生方位向的位置偏移。为了能够在SAR图像上正确显示目标位置并对其聚集成像,需要对动目标重新定位。文中介绍了常用的多通道SAR地面动目标显示的定位误差分析方法,并提出了一种基于误差概率分布的定位精度分析新方法。该方法有效地将复图像的视数、相干性、信杂噪比、检测门限、干涉幅相统计特性有效结合,更符合实际情况,同时对系统定位指标设计具有较好的指导意义。

窄带雷达高速多目标检测及其运动参数估计

提出一种窄带雷达高速多目标检测和运动参数估计方法。利用"Dechirping"加滤波的方法对回波进行分离并且构造每个目标的回波矩阵,接着对每个回波矩阵构造相干相位补偿函数并进行补偿,从而实现信号能量的相干积累,有利于目标的检测。利用估计的多普勒信息可以获得目标的运动参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。

高精度景象匹配下的高速SAR平台定位和测速

针对目前惯导精度较低,不能精确地对高速SAR平台进行定位的问题,提出了一种基于数字地图高精度配准后再对高速SAR平台进行定位的方法。该方法通过得到SAR图像中所匹配点目标的位置信息来确定高速SAR平台的瞬时位置,将提高高速SAR平台的定位精度,其定位精度可在2-3 m之内。同时,还利用回波数据的多普勒信息对高速SAR平台瞬时测速的可行性进行了分析。最后,通过仿真实验证明了该方法的有效性。

机载三通道SAR/GMTI快速目标运动参数估计

针对常规SAR/GMTI系统无法获取快速目标信息的问题,提出一种基于解PRF模糊的快速目标检测和运动参数估计方法.首先将三通道SAR/GMTI数据在方位压缩后的距离频域两两对消抑制杂波,然后进行PRF模糊数估计.在方位压缩后的距离频域利用快速目标运动引起的模糊数与目标直线轨迹斜率的对应关系,通过Radon变换来搜索模糊数,同时得到目标轨迹直线斜率.已知直线斜率后进行方位徙动校正,并以最小熵准则搜索实现方位向聚焦,进而通过距离匹配滤波实现快速目标成像.仿真和实测数据结果均验证了该方法的有效性.

面向PS-InSAR技术的桥梁随机形变规律

为了建立面向合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的桥梁安全预警体系,需要考虑桥梁在随机荷载下的形变规律。由于桥梁的整体形变特征能由桥梁形变关键点的形变来表征,故在桥梁形变关键点上设置了人工PS点,利用蒙特卡罗法-有限元模拟技术,在不同的日温时段上探讨目标桥梁的形变关键点的随机形变规律,依据随机车流荷载模型探讨随机车流对桥梁形变关键点随机形变规律的影响。研究结果表明,统一桥梁的形变关键点与人工PS点,将蒙特卡罗法-有限元模拟技术和PS-InSAR技术结合起来,可将InSAR技术与桥梁工程联系在一起;随机系统温度对桥梁形变关键点的形变有明显的影响,甚至可达cm量级;将日温温度划分成4个时间段后对桥梁做蒙特卡罗法-有限元模拟,就能在SAR图像数据分析时剔除InSAR量测中随机系统温度因素的影响;随机车流下桥梁形变关键点的形变在mm量级,远小于随机系统温度对桥梁形变关键点形变的影响。

基于稀疏信号表示的SAR地面运动目标成像

针对传统成像方法受瑞利分辨率的限制,提出了基于稀疏信号表示的地面运动目标成像方法。地面动目标回波可建模为稀疏线性调频信号,可将其在线性调频信号超完备基上稀疏表示。相对于距离-多普勒(RD)算法,基于稀疏信号表示的成像方法具有超分辨特性,有利于对运动目标检测。仿真与实测数据验证了该方法的有效性。

基于原始数据的SAR-GMTI通道均衡方法(英文)

本文研究多孔径合成孔径雷达(SAR)通道间的失配问题,提出了一种在两个SAR原始数据域进行两步滤波的通道均衡方法。针对天线波束方向图差异进行距离多普勒域上的幅相滤波,在距离频域方位时域进行的幅相滤波针对的是频率响应差异。在第一步滤波中,为消除通道间的确定性差异,对高相干性区域构造一个自适应滤波器,对噪声区域则采用非自适应滤波。经过第二步滤波后,噪声被滤除,剩余就是运动目标信号。机载实测数据处理验证了原始数据域通道均衡方法的可行性。

运动补偿对机载SAR重轨干涉成像的影响分析

机载重轨干涉成像时,两轨数据需要选择平行的参考轨迹,以便保证补偿之后基线的稳定性。由于实际飞行轨迹与参考轨迹之间存在运动偏移,需要进行运动补偿。区别于机载SAR单轨运动补偿,选择平行的参考轨迹往往需要搬移较大的角度。为了定量分析基于搬移的运动补偿引入的残余误差对干涉成像的影响,建立了基于搬移的SAR成像模型,将搬移导致的影响等效为斜视角模型和斜距残余误差。随后推导了由"搬移"引入的残余误差对成像的影响,以及引入的相位误差对重轨干涉的影响,并通过仿真验证了理论推导的正确性。分析结果为机载重轨干涉对平台飞行控制要求提供了一种分析手段。

结合KSTEST统计检验方法的联合像素时序干涉SAR处理技术

联合像素干涉SAR处理技术属于第二代时序干涉SAR技术,技术流程分为3步:联合像素信号模型建立,拟合优度检验,空域自适应滤波。本文在一维KSTEST统计检验方法基础上,提出了基于多维联合像素的非参数拟合优度检验方法,利用实测数据将该方法与传统的多时相干涉SAR技术结果对比,使形变监测点空间密度得到有效提升,形变监测能力得到进一步提高。

基于卡尔曼滤波的PS-InSAR地表形变预测方法

PS-In SAR是用于监测大范围地表形变的微波遥感技术,可提供精确地表形变信息,但该技术无法对形变趋势进行预测。现有形变预测方法只能预测少数监测点的形变,不适用于大面积预测。针对这些问题,提出一种基于卡尔曼滤波的PS-In SAR地表形变预测方法。结合PS-In SAR方法的技术流程,从理论上推导设计卡尔曼滤波器,通过真实的多时相SAR数据对该方法进行验证。实验结果表明,该算法可充分利用PS-In SAR形变监测信息,有效预测大面积观测区域的形变趋势。

一种机载重轨干涉SAR相位偏移量估计算法

机载干涉SAR获取DEM的过程中,绝对相位与展开后的相位存在一个常数相位偏移量。这需要利用照射区域内角反射器的地理信息去估计这个偏置。然而,人工布设角反射器浪费人力物力。同时,在一些危险区域人工布设和测量角反射器也是难以实施的。为了克服这一限制,相位偏移量可以利用外源DEM提取的地面控制点去估计,然后通过斜坡相位模型迭代估计误差。由于机载重轨干涉SAR的时变基线误差会影响算法中斜坡相位估计模型与线性求解的匹配性能,从而影响算法估计精度。提出了一种兼顾时变基线估计和补偿的相位偏置迭代估计算法。机载C波段0.5m高分辨率重轨干涉SAR实测数据用于验证该算法的有效性,高程重建精度在4m以内。该方法简单快速,且能够消除对人工角反射器的依赖性,适合无定标点情况下机载InSAR的DEM反演。

一种无人机大斜视SAR成像方法

无人机的运动不是很平稳,而国内无人机上的惯性导航系统都不是很精确,为了得到理想的图像,文中根据回波的响应函数曲线估计斜视角,进而得到多普勒中心值,并通过分析多普勒调频率与载机运动误差的关系,实现运动补偿。该方法完全依靠原始数据得到多普勒参数,并采用改进的R-D算法得到了较好的成像图像。

基于方位调制的快速分解因子BP算法

BP算法的低效极大地限制了其在大范围场景和实时性要求高的场合下的应用。利用空间上相邻的点存在近似相等的"等效距离"原理,基于已有的两类快速BP算法,提出一种基于方位调制的快速分解因子BP算法。一方面利用基于方位调制的BP算法减少等效合成孔径长度,另一方面利用快速分解因子BP算法减少合成孔径范围内孔径点数。该算法在已有的快速BP算法基础上进一步提高效率,且能够并行实现,在机载实时成像和卫星在轨实时成像方面有一定的应用潜力。仿真和实测数据验证了该算法的有效性。

基于Bakhshali近似的星载双站SAR成像方法

随着卫星技术的发展与成熟,星载分布式SAR和中高轨SAR越来越受到关注,但是其较长的合成孔径时间和大基线距对双站SAR成像提出了新的要求。基于单站等效思路,提出一种基于Bakhshali近似的双曲等效方法,设计了适用于该方法的CS成像流程。与基于泰勒二阶近似的双曲等效方法相比,该方法满足长合成孔径时间和基线距变化较大的情况下的成像要求。最后通过星载双站SAR的仿真实验验证了该方法的有效性。

星载InSAR技术在地质灾害监测领域的应用

近年来,星载InSAR技术在地质灾害监测领域显示出越来越大的应用潜力。该文首先介绍了InSAR形变监测的原理;然后系统性回顾了InSAR技术的发展,分析了差分InSAR、时序InSAR等方法的技术特点和适用范围;进而从地质灾害监测应用的角度分析了InSAR技术在地震、滑坡、水利工程、地面沉降等领域的应用现状和发展趋势;最后总结了当前地灾监测应用中InSAR技术在大气效应校正、复杂地区形变信息获取、多维形变信息获取中的关键问题,以期服务于地质灾害动态监测与防治工作。从当前InSAR技术在地质灾害监测的应用来看,该技术正处在广泛的业务应用阶段,随着未来星载SAR卫星系统的发展和行业的驱动,必将发展成为一项成熟的高精度对地观测技术,对地质灾害监测产生巨大的影响。

一种新的桥梁区域时序InSAR相位解缠方法

时间序列InSAR技术是一种空间遥感技术,可用于获取基础设施的高精度微小形变信息,相比传统测量手段,该技术有较多优点,在桥梁形变检测方面有广阔的应用前景。但现有的时间序列InSAR技术中的相位解缠算法在大型斜拉桥形变检测上存在较大解缠误差,导致目前该技术还难以获取正确的斜拉桥形变结果。提出一种新的时间序列InSAR相位解缠算法。通过构建约束三角网络,对残差点进行分块,利用二分图最优权匹配方法获取最优的正负残差点匹配结果,从而获取正确的解缠相位。在洞庭湖大桥数据上进行实验验证。该算法在解缠精度上明显优于稀疏网络最小费用流(MCF)算法,有效减少了解缠误差。