波束跃度对星载方位向扫描模式SAR图像质量的影响

针对星载方位向扫描模式合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统中天线无法实现连续扫描而引入成对回波的问题,提出了波束跃度对SAR成像质量影响的定量化分析方法。提出了一种广义的SAR成像几何模型,以模式因子区分不同的方位向扫描模式;结合傅里叶级数和泰勒级数展开推导了波束跃度下的方位向天线方向图,在此基础上建立了方位向回波信号模型;得到成对回波幅度和位置与波束跃度的定量关系,着重比较分析了波束跃度对不同方位向扫描模式SAR图像质量的影响。仿真结果验证了上述分析方法的有效性。

星载ScanSAR模式ECS成像算法研究

针对ScanSAR的扩展CS(ECS)成像算法兼有CS算法的精确处理和SPECAN算法的高效性.从ScanSAR回波的一般表达式出发,推导了扩展CS算法的信号流程.根据推导结果,利用另一种距离向处理参考函数和方位变标函数完成了变标处理.利用点目标仿真回波成像试验,分析了本文的算法与原始扩展CS算法的区别,验证了本算法的相位保持特性.利用ASAR Wide Swath原始数据,结合ScanSAR数据的多普勒中心频率估计,验证了算法适合于实际数据成像.

星载SCANSAR工作模式研究

文章阐述了扫描式合成孔径雷达(SCANSAR)系统的基本工作原理,分析了系统时序;根据工作原理研究了子测绘带、方位分辨率、脉冲重复频率以及距离模糊度等系统重要参数和其确定方法,并给出了设计举例;最后介绍了图像处理流程。

星载ScanSAR工作模式研究与设计

该文系统地阐述了星载ScanSAR系统的基本工作原理,由ScanSAR系统的空间几何模型,确定了ScanSAR系统各子条带的空间位置,研究了ScanSAR系统的方位分辨率问题,确定了ScanSAR系统工作的时间关系,各子条带的脉冲重复频率的选择及每个burst的样本数,为系统设计提供了依据。重点研究了 ScanSAR系统的信噪比及距离模糊问题,提出了一种新的 ScanSAR系统特有的模糊概念ARASR,并提出新的分析方法,对其影响做了定量的计算,最后对 ScanSAR系统的数据下载格式提出了建议。

多发多收Scan模式实现高分辨宽测绘带SAR成像

针对传统星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)高分辨与宽测绘带成像之间的矛盾,提出基于多发多收扫描模式的SAR成像方法。该方法通过控制波束指向,使其在距离向多个子测绘带间周期性照射,进而得到距离向宽测绘带。同时,为了保证方位向分辨率,利用多天线接收和波束形成实现低方位重复频率下的多普勒模糊信号重构。另外,利用多个发射天线发射不同载频信号及频带合成技术获得距离向高分辨率。最后,应用参数设计结合仿真数据实验验证了该方法的有效性。

宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案研究

环视扫描合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)可以实现广域观测,但测绘带宽受到最小天线面积的限制,对此提出了一种宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案。该方案引入了ScanSAR的波束扫描思想,在雷达天线作圆锥扫描的同时,由近及远地对多个距离子带进行分时扫描。给出了天线在这种扫描方式下的驻留时间分配准则,分析了成像参数间的依赖关系。基于子孔径成像、几何失真校正和图像拼接的一系列成像算法对该宽测绘带方案进行了点目标和面目标仿真实验,结果表明在保证成像质量的前提下,测绘带宽能得到显著的增加。

通用的多模式SAR处理算法

标准条带成像处理算法不适用于新的合成孔径雷达成像模式.基于方位频率去斜原理,对多模式回波进行处理,使其具有一致的时频历程,从而实现通用的成像处理过程.对多模式SAR仿真回波数据的处理结果表明,采用这种算法能够实现各种模式的精确成像.

星载SAR方位多通道TOPS成像模式参数设计

目前,星载SAR的渐进扫描(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPS)成像模式承担有宽幅成像的重要任务,本文将偏置相位中心的方位多通道(Displaced Phase Center Multiple Azimuth Beams,DPCMAB)技术与其结合,以实现一种更高分辨率的宽幅成像体制。由于波束在距离向和方位向存在周期性扫描,对该体制进行常规的系统设计外,还应考虑多块区域的综合成像效果与拼接效果。本文还提出一种方位多通道TOPS模式的系统参数设计流程,依据流程考虑了系统性能指标与成像可行性,对脉冲发射频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)、子带个数、Burst时间和方位向子通道分布等关键参数进行设计,给出了多组设计参数,为后续的工程实现提供了参考。最后根据设计参数进行系统性能分析,证实了系统能够实现理想的成像效果,说明了设计结果的有效性。

RADARSAT SNB SAR数据在大面积水稻估产中的应用研究

由于雷达遥感的全天候、全天时的优势,使之成为南方大范围农业信息动态监测的最佳遥感手段。为了适宜于运行系统,本研究采用加拿大雷达卫星(RADARSAT)窄波扫描模式(SNB)数据,以广东省为例进行了大范围水稻估产。通过建立稻作图谱,解决了在地形复杂、农业集约化程度低、水稻田分布不规则,且地块间田间管理水平差异很大等诸多因素影响下的水稻信息提取问题;在野外观测站采集的水稻生长期生理生态数据的基础上,建立了基于RADARSATSNBSAR的雷达遥感时序信息水稻估产模型。通过2000年早、晚两季水稻估产的实践证明,此模型估产的精度在平原区达到95%,而在复杂的丘岭谷地则需进一步提高图像预处理的精度,改进特殊地段估产模型的精度。从实用性而言,这是一套高效、经济的技术方法,易于投入实际运行阶段。

ScanSAR模式海冰图像的分割

合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)图像的非平稳性是SAR海冰图像自动解释的主要障碍,入射角效应是导致海冰图像特征不稳定的主要因素之一。基于Radarsat-1 ScanSAR模式数据,本文提出了一种集成入射角效应校正步骤的分割算法。该方法综合考虑了入射角效应、斑点噪声等不确定因素,经由像素到区域再到大尺度区域这一途径,把区域聚类、类尺度上的入射角效应校正以及区域合并等操作组合起来,以有效提高分割算法对非平稳性的适应能力。针对巴芬湾和和波斯尼亚湾ScanSAR模式图像的实验表明,本文提出的方法可有效提高分割准确性。

基于宽幅SAR干涉测量的新疆于田7.3级地震形变分析

提出利用ScanSAR数据获取2008年3月21日新疆于田地震形变场的方法。利用ScanSAR干涉测量得到了幅宽约为400 km×400 km的于田地震形变场,同时得到了幅宽为100 km×100 km的IM模式的干涉形变结果,并比较分析了两种模式的结果。通过ScanSAR干涉测量在于田地震中的应用,表明了ScanSAR干涉测量相比IM模式在巨大地震和板块运动等地球科学研究中具有更重要的意义和应用前景。

高分辨率宽测绘带Scan SAR压缩感知成像算法研究

高方位向分辨率和宽测绘带对合成孔径雷达(Synthesis Aperture Radar,SAR)系统设计提出了矛盾的要求。为获得高分辨率宽测绘带地面图像,提出了一种基于扫描模式SAR(Scan SAR)及压缩感知(CompressiveSensing,CS)理论的解决方法。Scan SAR可获得宽测绘带,然而各子测绘带方位向照射不完整,导致了低的方位向成像精度。所提出的方法首先对子测绘带数据进行方位向补零,并完成距离压缩和距离徙动校正;在方位向有效数据行中进行随机取样构成新的数据矩阵;根据取样指标集构建合理的重建矩阵,通过ROMP算法重建出完整的方位向点目标位置信息;通过子测绘带图像拼接,即可获得高分辨率宽测绘带地面图像。仿真结果表明了所提出方法的有效性。

基于自注意力机制和CycleGAN的高分三号ScanSAR图像的扇贝效应抑制

高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1 m的C波段多极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)卫星,其中扫描式合成孔径雷达(scan synthetic aperture radar, ScanSAR)模式是高分三号卫星重要的工作模式之一,由于该模式的工作机制导致生成的图像可能发生扇贝效应,一般呈现为明暗相间的条纹。本文针对高分三号卫星ScanSAR模式下存在的扇贝效应,提出自注意力机制与循环一致对抗网络(cycle-consistent adversarial networks, CycleGAN)结合的模型对ScanSAR图像进行处理,从而抑制扇贝效应产生的条纹现象。本文所示方法与传统扇贝效应抑制方法和深度学习相关算法进行比较,并通过亮度均值、平均梯度等指标进行分析。实验结果表明,本文方法可以对高分三号ScanSAR图像存在的扇贝效应进行较好的处理,有效抑制图像的条纹现象,使得图像质量得到提升,具有较大的实用意义。

基于信号的环视SAR成像参数估计方法

环视合成孔径雷达(SAR)是一种新的雷达成像模式,其成像结果的图像质量与成像参数的精度密切相关,特别是雷达平台实际运动速度的不精确测量会严重影响图像质量。该文针对环视SAR成像模式的特点,提出了一种基于雷达回波信号的平台运动速度和天线扫描角度估计方法。该方法借鉴了多波束多普勒导航技术的基本思想,建立了新的数学模型和方程组表达式,并在实际处理中以最小二乘为准则实现了参数搜索和最佳逼近。仿真数据处理的结果表明,该方法能准确地实现上述参数估计,从而显著提高了环视SAR系统输出图像的质量。

TOPS和ScanSAR模式InSAR在广域地灾隐患识别中的联合应用

星载合成孔径雷达干涉测量技术(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)能够探测地表微小形变信息,但目前开展广域尺度下InSAR地灾隐患识别在技术层面仍存在很大的挑战性:如何“广域、快速、经济”地获取可靠的InSAR产品仍是地灾隐患识别“普查”的重点。哨兵1号(Sentinel-1)渐进逐行扫描模式(terrain observation with progressive scans,TOPS)和先进陆地观测卫星(advanced land observing satellite,ALOS)-2合成孔径雷达扫描模式(scanning synthetic aperture radar,ScanSAR)具有超大幅宽对地成像能力,因此,综合利用距离向频谱分割(range split spectrum)、Stacking-InSAR等技术,在金沙江中下游四川省攀枝花市至乌东德水电站河段,基于宽幅成像合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据开展多时相InSAR联合识别地灾隐患的应用,野外查证发现TOPS和ScanSAR模式InSAR数据识别的地灾隐患位置在实地几乎都存在形变迹象。

ScanSAR干涉测量汶川地震形变场

汶川地震是一个破坏性巨大的地震,获取形变场是反演地震地球物理模型参数和研究此次地震发震机理的有效途径之一。本文根据ScanSAR干涉测量幅宽和重访周期短的优点,提出利用ScanSAR数据来获取汶川地震形变场的方法,且得到了幅宽约为405km×405km的形变场。通过分析,在汶川大地震中,断裂带破坏非常严重,形变的范围大,断层上盘相距震中150km处的阿坝地区变形达2cm,断层下盘相距震中70km的成都变形达0.10m,越靠近地震断裂带,断层下盘的变形梯度较断层上盘要大。通过ScanSAR干涉测量在汶川地震中的应用,表明了ScanSAR干涉测量在巨大地震和板块运动等地球科学研究中具有重要的意义。

Envisat ASAR ScanSAR-Stripmap干涉测量研究

分析了ScanSAR-Stripmap干涉测量的相位组成,指出其因非同步数据引起的特有相位项,并通过实验验证了该相位项的存在。提出一整套ScanSAR-Stripmap干涉测量方法,借助JPL开发的开源干涉测量软件ROI_PAC的相应模块实现干涉处理过程,重点解决了ScanSAR-Stripmap两种模式数据间的配准以及相干性的提高等问题。用EnvisatASAR数据验证了该方法的可行性。最后将实验结果同常规条带式干涉测量结果做了对比与分析,验证了该方法的正确性。

实时轨道条件下Sentinel-1卫星影像干涉配准

Sentinel-1卫星步进扫描模式干涉处理方位向配准精度要求达到0.001个像素,通常在精密轨道条件下采用几何配准联合增强谱分集完成影像的配准。但Sentinel-1卫星精密轨道发布较晚,而实时轨道精度较低,几何配准后易导致增强谱分集相位缠绕。为了进一步修正实时轨道条件下的几何配准结果,满足卫星干涉实时处理的需要,选取以点目标为中心的窗口进行相关配准,并对多组Burst配准结果进行拼接处理,以提高相关配准算法的可靠性和精度,确保配准精度满足增强谱分集的要求。