合成孔径雷达快速后向投影算法综述

后向投影(BP)算法是合成孔径雷达成像算法发展的重要方向之一。然而,由于BP算法具有较大的计算量,阻碍了其在工程应用上的发展。因此,近年来如何有效地提高BP算法的运算效率受到了广泛的重视。该文讨论了基于多种成像面坐标系的快速BP算法,包括距离-方位平面坐标系、地平面坐标系和非欧氏坐标系。该文首先简要介绍了原始BP算法的原理和不同坐标系对加速BP算法的影响,并对BP算法的发展历程进行梳理。然后讨论了基于不同成像面坐标系的快速BP算法的研究进展,并重点介绍了作者所在研究团队近年来在快速BP成像方面完成的研究工作。最后介绍了快速BP算法在工程上的应用,并展望了未来快速BP成像算法的研究发展趋势。

应用双频合成孔径雷达(SAR)数据和干涉水云模型估算森林生物量

以河北省承德市塞罕坝机械林场为研究区域,应用哨兵1号(Sentinel-1A)C波段双极化数据和大地2号L波段全极化数据分别建立干涉水云模型(IWCM)估算森林地上生物量。结果表明:大地2号(ALOS-2)L波段全极化数据体散射比例为72%,二面角散射比例为4%;L波段HV极化和VH极化的估算结果较好,HV极化估算结果的决定系数(R^(2))为0.737,均方根误差(R_(MSE))为28.88 t/hm^(2);VH极化估算结果的决定系数(R^(2))为0.743,均方根误差(R_(MSE))为27.76 t/hm^(2);C+L波段的组合方式反演结果最优,决定系数(R^(2))为0.863,均方根误差(R_(MSE))为18.92 t/hm^(2)。采用干涉水云模型估算森林生物量,L波段合成孔径雷达(SAR)数据估算精度高于C波段估算精度,L波段SAR数据更适合进行森林生物量的估算;C波段和L波段SAR融合对森林生物量的估算精度显著提高。

合成孔径雷达高分辨率成像虚拟仿真实验平台设计

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统组成复杂,搭载于飞机、卫星等运动平台上才可实现数据获取,难以开展基于SAR雷达实物的实验教学。为解决此问题,设计并搭建了SAR高分辨率成像虚拟仿真实验平台。该虚拟仿真实验平台将系统设计技术、实验设计技术、数据采集过程、信号处理技术、图像评估技术等SAR实验的完整流程进行了高展示度、高保真度、高交互性的计算机模拟。一方面,该虚拟仿真实验可以帮助学生理解SAR设计、工作和应用的流程,巩固相关课程基础知识,激发学习雷达信号处理知识的兴趣;另一方面,可以考查学生对相关知识的综合应用能力,增强学生解决实际问题的技能。该仿真平台已成功应用于虚拟仿真教学课程实践,教学效果良好,对培养新工科技术型人才具有重要意义。

一种改进的基于干涉相位周期的无人机差分干涉合成孔径雷达基线估计方法

基线在差分干涉处理中是一个至关重要的参数,直接关系到干涉测量的精度。相比于星载平台,无人机在飞行过程中,飞行航迹难以保持高度重合,飞行轨迹和姿态不稳定,给无人机差分干涉SAR基线估计带来极大的困难。从无人机平台的特点和应用场景出发,提出一种改进的基线估计的方法,该方法通过干涉几何关系推导出干涉相位周期、斜距、2点之间距离、相位差的关系,在雷达图像计算特定2点之间距离,然后代入已知参数利用最小二乘法进行基线估计。对比原方法及改进方法的仿真结果及实际数据的基线估计结果,表明改进方法的基线估计结果的精度和鲁棒性有显著提高。

合成孔径雷达在深空探测任务中的应用与发展趋势

合成孔径雷达以飞机、卫星等运动物体为载体,具备全天候、全天时观测能力,俨然成为一种高效的遥感探测手段,在深空探测、军事侦察、地形测绘、灾害监测、农林生长监测和洋流观测等众多领域广泛应用。对几个国外深空探测器携带的SAR系统的技术状态、科学目标和探测成果进行了梳理,并作出了相应的比较分析,希望能够对中国未来深空探测任务提供一定的帮助。同时,对未来深空探测星载SAR发展趋势进行分析,星载SAR逐渐向着高分辨率、多参数、多模式、多基成像和轻量化等多方面发展,终将在更丰富的应用领域中发挥重要的作用。

圆弧式地基合成孔径雷达在边坡变形监测中的应用

边坡变形监测是防止滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的有效途径之一。圆弧式地基合成孔径雷达是一种非接触式的新型地表形变监测设备,具有高分辨率、高频率、高精度、全方位、全天候实时监测等优点,更能有效地满足边坡变形监测的全面性和连续性要求。为了验证该设备在边坡变形监测中的效果和精度,本文采用两种便携圆弧式地基合成孔径雷达系统进行测试。测试结果表明,两种设备均能快速、全面地获得整个边坡的形变情况,具有较高的分辨率和亚毫米级的监测精度,且能实时发出预警,是一种全面高效的边坡变形监测手段。

空天基合成孔径雷达多域抗干扰技术综述

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是现代雷达技术发展的主要成就之一,具有全天候、全天时、高分辨率的特性,广泛应用于空基及天基各类平台。现代战场电磁环境日趋恶劣,电子战装备可以在多维度产生高强度、多样式和有针对性的电子干扰,极大制约了SAR作战效能的发挥,如何提高SAR抗干扰能力已成为当前国内外该领域研究热点。本文探讨了SAR常规抗干扰思路和优缺点,并以雷达信号发射和信号接收两个方面为主线,围绕空域、时域、频域、能量域、极化域以及数据处理域等多域,结合仿真和试验数据分析了典型空天基SAR抗干扰方法的实施效果,最后分析其未来的发展趋势,为以后的相关技术研究提供参考。

地基合成孔径雷达干涉测量技术及其应用

在简要讨论地基合成孔径雷达干涉测量(ground-based interferometric synthetic aperture radar,GB InSAR)技术原理的基础上,归纳了常规地基InSAR形变测量的主要处理流程。全面总结了地基干涉测量雷达系统的主要类型及其发展趋势,地基InSAR技术的主要应用领域以及目前存在的问题,对比分析了地基和星载InSAR在形变测量上的优势和不足。

多时相双极化合成孔径雷达干涉测量土地覆盖分类方法

综合采用时相、极化和干涉3种维度的SAR数据进行土地覆盖分类。以黑龙江省逊克县多时相ALOS PALSAR数据覆盖区为研究区,利用不同时相极化SAR、干涉SAR信号对地物特征的敏感性,结合后向散射强度和干涉相干的时变特征进行地物解译,发展了基于多时相、多极化、干涉SAR数据的SVM土地覆盖分类方法。研究结果表明,引入双极化SAR中不同极化(HH-HV)间的相干系数,并结合所选择的时相特征、极化特征以及干涉相干特征进行分类,可解决双极化SAR影像中林地与城市及建设用地的混分问题,得到更高精度的土地覆盖分类结果。

合成孔径雷达干涉测量原理与应用

合成孔径雷达 (SAR)是一种微波相干成像方法 ,应用不同波段的雷达信号可以对地球表面不同的散射特性成像。合成孔径雷达干涉 (InSAR)是将两个不同轨道位置或不同时间获得的复数SAR数据进行相位差分处理 ,从这些差分干涉数据中可以提取特别有用的信息 ,用于绘制地形图 ,测量诸如地震、火山、冰川运动等造成的地形变 ,研究植被覆盖特性、洋流等。介绍了InSAR的基本原理与应用 ,并对影响干涉结果的一些重要因素进行了分析。

煤矿开采沉陷监测——基于合成孔径雷达差分干涉测量的研究

采矿引起地面沉陷是矿区经常发生的一种破坏性灾害。作为空间对地观测技术的一个重要分支——合成孔径雷达干涉测量技术,可以实现高精度大范围的矿区开采沉陷监测,越来越受到人们的重视。采用"两轨法"差分干涉测量技术对矿区开采沉陷监测进行了试验研究,提取了垂直形变图,分析了试验区开采沉陷随时间变化的规律,并对沉陷区作了剖线分析。

联合多孔径雷达干涉与常规合成孔径雷达干涉提取三维形变场

提出基于卫星升降轨多孔径雷达干涉(MAI)与常规InSAR联合处理的严密模型(融入了三维位移分量及相位解缠偏差校准参数)和基于加权最小二乘解算的方法提取地表三维形变场。以2003年伊朗Bam地震为实验区,选择已有滑动断层模型和基于像素偏移估计(AZO)的方位向形变结果作为参考,对联合解算所得到的三维形变场进行准确性评价。分析表明,MAI在方位向形变的估计精度和计算效率比AZO均有明显提升;实测形变场和已有滑动断层模型吻合程度较高,二者在垂直、南北和东西3个方向的均方根误差分别为2.7、4.1和3.2 cm。

机载干涉合成孔径雷达定标中的定标器布放

敏感度矩阵的条件数是影响干涉合成孔径雷达(InSAR)定标性能的重要因素。该文在InSAR定标理论的丛础上,给出了定标器的布放规则,导出了定标器布放的约束条件,提出了使敏感度矩阵条件数极小化的定标器布放算法。理论分析和计算结果表明,应用该算法进行定标器布放,可以使敏感度矩阵的条件数达到最小。

基于合成孔径雷达干涉测量的高速铁路下伏老采空区稳定性监测分析

揭示老采空区现有变形规律是老采空区的稳定性分析的关键,而合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术对于广域地表变形监测有着传统测量技术无法比拟的优势。针对贵南高铁穿越大盘井采煤沉陷区的地表监测,采用最新的永久散射体对合成孔径雷达干涉测量(persistent scatter pair InSAR,PSP-InSAR)技术,弥补了传统合成孔径雷达差分干涉测量(differential InSAR,D-InSAR)和永久散射体合成孔径雷达干涉测量(persistent scatter InSAR,PS-InSAR)算法的缺陷,获得了老采空区的沉降变形。并通过实地考察老采空区上方已有建筑和道路,对InSAR测量结果进行了验证。结果表明:2011—2013年及2014—2015年,大盘井采空区大部分点年平均沉降速率为-8~4 mm/a。通过对采空沉陷区地面沉陷调查发现地面建筑物和道路未产生有沉陷特征的沉降和破坏。因此,认为大盘井煤矿采空区沉陷趋于稳定。

极化干涉合成孔径雷达技术发展与应用

极化干涉SAR技术是近年SAR遥感领域内的研究热点。本文首先概述了极化干涉SAR技术基本理论,并总结了目前极化干涉SAR技术的应用现状;然后在详细介绍国外ALOS-PALSAR、TerraSAR-X和RADARSAT-2三个典型星载极化SAR系统的基础上,分析了极化干涉SAR技术的应用前景。

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)在地面形变监测中的应用

运用合成孔径雷达干涉及其差分技术(InSAR及D InSAR)进行地面微位移监测,是近年来发展起来并得到日益重视的新方法。对不同地区地面形变的最新研究结果表明,合成孔径雷达干涉及其差分技术在地震形变、冰川运移、活动构造、地面沉降及滑坡等研究与监测中有广阔的应用前景,具有不可替代的优势。与其它方法(如GPS监测等)相比,用InSAR及D InSAR进行地面形变监测的主要优点在于:(1)覆盖范围大,方便迅速:(2)成本低,不需要建立监测网;(3)空间分辨率高,可以获得某一地区连续的地表形变信息;(4)可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息:(5)全天候,不受云层及昼夜影响。但是由于系统本身因素以及地面植被、湿度及大气条件变化的影响,精度及适用性受到一定的限制,需要在实践中不断加以完善和提高,并与地质研究及其它方法相结合。为了弥补传统InSAR及D InSAR方法在地面形变监测方面的不足,提高其精度,近期引入了一种称为永久散射点(PS)的方法。此方法通过选取一定时期内表现出稳定干涉行为的孤立点,克服了许多妨碍传统雷达干涉技术的分辨率、空间及时间上基线限制等问题,使InSAR在城市及岩石出露较好地区地面形变监测精度大大提高,在一定的条件下精度可达到mm级。

极化干涉合成孔径雷达图像信息提取技术的进展及未来

作为雷达成像遥感一个崭新的研究领域,上世纪90年代末出现的极化干涉合成孔径雷达信息提取技术已日益引起广泛的关注,在未来若干年内必将成为遥感领域的一个趋势和研究热点。该文对目前国内外该技术的进展现状及其应用领域进行了全面的阐述和分析,并在此基础上对该技术的未来发展进行了预测。

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)关键技术研究

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是近二十年来迅速发展起来的空间对地观测新技术。简述InSAR干涉处理过程的基础上,重点介绍并分析了其关键技术SAR图像配准和相位解缠的常用算法,并对由ERS1/2得到的两幅复杂SAR图像为实验对象,综合使用图像配准和相位解缠的经典算法对SAR图像配准生成干涉图,对干涉图相位解缠。最后简要介绍国内外InSAR技术发展方面的现状及发展趋势。

星载合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术在形变监测中的应用概述

本文综述了地球表面形变的主要类型 (包括开采沉陷、地表沉降、地壳运动、地震形变、火山运动、冰川运动及山体滑坡等 )及其在我国的分布状况 ,结合合成孔径雷达干涉测量 (包括InSAR及D InSAR ,统称InSAR技术 )的技术原理及特点 ,介绍了国内外InSAR技术近年来在形变监测领域的应用与发展。通过与传统形变监测及GPS监测技术的对比后指出 ,由于InSAR特有的技术特点 ,使其在各类形变监测应用中具有传统方法无可比拟的技术优势 ,必将对形变监测的发展起到极大的推动作用。

基于合成孔径雷达干涉测量技术的地面沉降研究综述

综述了合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术的研究现状及其在监测地面沉降方面的优势和缺陷。与传统监测方法相比,InSAR技术在地面沉降监测方面主要具有全天候、大范围、高分辨率、高精度等优势,但在实际应用中则会产生去相关问题。探讨了利用该技术监测地面沉降的发展方向,认为应将InSAR与GPS及传统的水准测量等方法结合使用,合理利用各技术之间的互补性。