一种利用沿航迹干涉合成孔径雷达复图像域数据的双边滤波算法

沿航迹干涉合成孔径雷达能够提供成像物体的雷达后向散射信息与运动信息,被应用于海面洋流流速测量与地海运动目标识别。在实际雷达系统中,由于系统误差、噪声以及回波信号的去相关导致干涉信息测量精度下降。针对上述问题,从信号处理角度提出一种利用沿航迹干涉合成孔径雷达复图像域数据的双边滤波处理算法。该方法利用像素点的干涉幅度、干涉相位以及空间物理分布信息的相似程度自适应地调整滤波器权系数,以平滑复图像域噪声和缓解传统多视滤波处理算法对图像分辨率的损失问题,从而提升干涉信息测量精度。根据沿航迹干涉合成孔径雷达海面舰船目标实测数据实验结果可得:相比于现有典型的滤波方法,所提算法能够提升干涉测量的精度,进而提升舰船目标与海杂波背景的干涉信息分布差异,为后续运动舰船目标的检测提供准确的干涉域特征。

基于干涉合成孔径雷达和哨兵-1A的广西岑溪地区滑坡隐患探测与形变分析

为了给相关部门提供科学的滑坡监测数据以及提前制定合理有效的防治计划,以广西岑溪地区为例,利用干涉合成孔径雷达技术和岑溪地区2016—2019年的20景哨兵-1A数据,提取了岑溪地区地表形变结果,结合地区历史降水数据综合评估了研究区内主要滑坡隐患,进行了形变时序分析。结果显示,岑溪地区的滑坡隐患主要分布在矿山采空区、公路沿线边坡、乡村山岭人为开采地带,其地表及边坡沉降多受生产建设等人为活动影响,加之广西地区重山复岭的山体地貌以及结构多变复杂的地质特点,在持续降雨的影响下加速下沉;此外,随着产业转移和地区经济的快速发展,区域内矿山、城乡公路沿线及边坡的沉降呈逐渐增强和扩大趋势。该案例可为岑溪地区的防灾减灾提供有力的数据与技术支持,并为丘陵山区的滑坡灾害隐患与形变分析提供思路与参考,也证明了干涉合成孔径雷达作为新兴雷达遥感测量手段,可以高效准确地对丘陵区域进行滑坡灾害隐患识别。

基于哨兵-1A时间序列合成孔径雷达的地铁沿线地面沉降监测与分析

地铁的建设与运营容易引起地表的纵向沉降,从而影响城市的发展和人民生命和财产安全,因此及时掌握各地铁沿线地表沉降情况具有重要现实意义。以南宁地铁为例,利用哨兵-1A(Sentinel-1A)数据和时间序列合成孔径雷达(time series interometry synthetic aperture radar,TS-InSAR)技术,借助外部高精度的精密定轨(precise orbit determination,POD)精密轨道数据和先进星载电磁发射和反射辐射计全球数字高程模型(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer global digital elevation model V2,ASTER GDEMV2)去除由去相关引起的相位跳变,获取了2017年6月—2019年1月南宁地铁网络地面沉降速率场,并在此基础上重点分析了地铁沿线地面沉降情况和沉降时空分布规律。试验结果表明,2017~2019年,南宁整体的地表沉降特征较为明显,最大累计沉降达到了-47.41 mm。大部分城区相对稳定,沉降区主要分布在各地铁沿线区域,且随着南宁经济的快速发展和城市地铁建设的加快,各地铁沿线地面沉降呈逐渐增强和扩散趋势。

基于干涉图的星载MIMO-SAR动目标检测

受动目标径向速度影响,星载多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)等效通道回波模型中将引入周期误差信号的调制,进而导致动目标方位像存在"假峰"效应,其会增加动目标检测的虚警。基于ATI(along track interferometry)干涉图,提出一种星载MIMO-SAR动目标检测方法。可在不补偿误差信号的前提下,先通过调节系统参数降低动目标"假峰"幅值,进而经干涉处理用杂波去弱化"假峰"干涉相位,最后利用ATI干涉图幅度和相位的联合处理实现动目标检测。数值试验验证了方法的有效性。

基于马尔可夫模型的分布式卫星SAR-ATI空域自适应滤波方法

与单颗卫星合成孔径雷达(SAR)系统相比,编队飞行的分布式卫星雷达系统的优势在于,孔径的尺寸和几何不受限制,自主编队控制可形成多个灵活、有效的基线,在单个编队下可多任务交替进行,能够更好地完成高精度三维地形测绘、地面和空中运动目标检测、大测绘带高分辨率成像等任务。其中,在合成孔径雷达-沿航迹干涉(SAR-ATI)工作模式下,由于编队构型、任务需求等诸多因素的影响,ATI得到的相位中不仅包含了运动目标相位,还包含了切航迹基线引起的随地形起伏变化的相位和多种去相干因素引起的随机变化的噪声,造成了大量的虚警。文中提出了一种新的分布式卫星SAR-ATI空域自适应滤波方法,较好地去除了切轨迹干涉相位和随机噪声,提升了混合基线下SAR-ATI的检测性能。文中基于分布式星载SAR仿真系统进行了算法验证和性能评价,实验结果证明了该方法的良好性能。

SAR-GMTI匀加速运动假目标有源调制干扰方法

借鉴匀加速运动调制思想,提出了一种SAR-GMTI匀加速运动假目标有源调制干扰方法。详细确定了有源实现方式下各关键干扰参数,阐释了干扰成像结果,分析了速度、载频、斜距等侦察误差对干扰效果的影响,采用三孔径干涉对消方法研究了其对GMTI的对抗性能,并开展了基于实测数据的实验分析。该干扰样式携有逼真的匀加速运动特征,具有距离向相干、方位向部分相干的特点,可实现对SAR-GMTI的匀加速运动假目标干扰效果,是一种有效稳健的干扰方法。

一种全自动的检测方法用于SAR-ATI的GMTI

针对星载SAR ATI处理的中间结果,提出了一种称为"两步-类高斯拟合"完全自适应的检测方法。该方法可以完全自动地实现杂波和噪声中的运动目标检测,避免了传统方法作联合高斯数据的假定,无须推导SAR ATI干涉图的理论概率密度函数。此外,该方法还可以大大降低系统的虚警概率并用仿真研究了最小可检测速度。

基于原始数据域的星载双通道SAR-GMTI研究

提出了两种原始数据域的双通道SAR-GMTI实现方法.DPCA-Radon方法可以完成无杂波情况下的运动目标检测和估计,DPCA-Frft-ATI方法可以完成受杂波“污染”运动目标的检测和径向速度估计,该方法提高了信杂比,提高了目标检测和估计性能,优于通常的原始数据域方法,也优于图像域的方法,并且可实现运动目标的聚焦以及图像域的重新定位.仿真结果证明了其正确性和有效性.

基于旋转天线的SAR-GMTI二维余弦调相转发干扰

论文针对多通道SAR-GMTI提出一种新的干扰方法:基于旋转天线的SAR-GMTI 2维余弦调相转发干扰。对干扰机截获的SAR信号进行距离向余弦调相的同时,利用干扰机天线旋转来实现方位向余弦调相,解决了工程上无法实现方位向余弦调相的难题,并采用三通道干涉对消方法分析了其对GMTI的对抗性能,该方法对SAR和SAR-GMTI均可产生2维"网状"多假目标干扰效果,可同时保护地面运动目标和静止目标。理论分析和仿真实验验证了该干扰方法的可行性和有效性。

基于中国剩余定理解分布式星载SAR-ATI测速模糊

分布式星载SAR系统利用沿航迹干涉对地面运动目标测速时,由于较长基线导致严重的测速模糊。该文在研究鲁棒性中国剩余定理的基础上,利用剩余定理在满足某些约束条件下得到唯一解的原理,分析了多基线和多频率分布式星载SAR-ATI系统解速度模糊的方法,同时推导了多基线和多频率的约束条件,以及最大测速值。仿真结果表明该文算法能有效地解分布式星载SAR-ATI系统动目标速度模糊,为分布式星载SAR系统设计与基线设计提供了一定的指导作用和参考价值。

散射波干扰对多通道SAR-GMTI的对抗性能分析

针对散射波干扰对多通道合成孔径雷达-地面动目标显示(SAR-GMTI)的对抗性能展开研究,文中给出了散射波干扰原理,分析了散射波干扰在SAR距离向和方位向的干扰效果,采用三通道干涉对消技术分析了散射波干扰对多通道GMTI的对抗性能。理论分析和仿真实验表明:散射波干扰对多通道SAR-GMTI仍然具有假目标干扰效果,由于多通道GMTI对干扰的抑制和对消,假目标幅度受正弦调制系数的影响将出现增强区和削弱区。

基于运动干扰站的SAR-GMTI虚假场景干扰快速算法

传统的SAR虚假场景干扰不具备运动目标的运动特性,难以对SAR-GMTI系统实施有效干扰,因此提出一种基于运动干扰站的SAR-GMTI虚假场景干扰快速算法。通过对传统算法的合理简化提出矩阵运算形式的SAR虚假场景干扰快速算法,结合运动干扰站产生具有运动特性的虚假场景,解决了传统虚假场景干扰实时性差的问题,对SAR和SAR-GMTI均能够形成逼真的虚假场景干扰效果,可同时保护地面运动目标和静止目标。以三通道干涉对消技术为例分析了其对多通道SAR-GMTI的干扰性能,理论分析和仿真实验证明了干扰方法的可行性和有效性。

提高双通道低频SAR干涉图性能的方法

沿航向干涉法是一种检测运动目标简单易行的有效方法。在低频双通道SAR系统中,为了保证干涉性能,不仅要考虑降低图像相干性的各类误差,还要考虑实时成像过程中残留的RFI对通道图像的影响。本文首先与高频系统中的误差进行比较,分析了影响低频双通道SAR系统的主要误差及其特点;其次分析了RFI对干涉图干扰的基本原理与特征,进而提出了一种提高双通道低频SAR干涉图性能的误差校正方法。该方法充分考虑了低频SAR系统的接收机频率特性误差、天线方向图误差、干涉相位误差及图像配准误差,利用基于方位时域距离频域干涉图的中值滤波器能够有效抑制具有窄带特性、时变性和空变性的RFI信号。国内首批机载双通道低频SAR实测数据验证了该方法的有效性与可靠性。该算法运算简单,效率高,适合对沿航向干涉法的实时处理。

单通道干涉相位无模糊估计快速动目标速度

为了解决合成孔径雷达-地面动目标检测系统中快速运动目标径向速度过大导致模糊的问题,提出一种基于单通道两视干涉相位无模糊估计方法。该方法首先在距离频率构造两视数据,再将两视数据进行干涉处理。利用两视干涉相位与方位慢时间的关系无模糊估计径向速度,该方法具有不受相位缠绕影响的优点。分析了所提算法在杂波背景和多目标情况下的应用,并研究了所提算法应用条件和最大不模糊速度。通过仿真和实测数据处理验证了所提方法的有效性。与基于包络的单通道方法对比分析,所提算法具有估计精度高和运算复杂度低的优点。

基于多通道SAR系统的ATI-RPCA地面动目标指示方法

针对强杂波背景下的多通道合成孔径雷达(multi-channel synthetic aperture radar,MC-SAR)系统,结合沿航迹干涉(along-track interferometry,ATI)方法和稳健的主成分分析(robust principal component analysis,RPCA)方法,提出一种ATI-RPCA的地面动目标指示方法。与传统的ATI方法相比,该方法可以提供更稳健的性能,但增加了一定的计算复杂度;与经典的RPCA算法相比,该方法可以降低虚警概率(probability of false alarm,PFA)并降低运算复杂度。总体而言,所提方法提供了较为稳健快速的目标检测性能,最后通过将所提方法应用到实测三通道SAR数据中,得到的结果与本文的理论分析一致。

改进的残差修正DGM(1,1)模型在煤矿地表沉降预测中的应用

针对传统大地测量技术难以实施大范围矿区形变监测以及传统开采沉陷预测方法在实际应用中存在的不足,提出时序合成孔径雷达干涉测量(InSAR)和改进的离散灰色马尔科夫模型相结合的方法对矿区地表形变进行监测和预测。使用鄂尔多斯市某矿区哨兵1号(Sentinel-1)数据提取地表形变监测结果,并与同时期的全球定位系统(GPS)监测数据进行对比。将沉陷监测结果作为原始序列建立残差修正的离散灰色马尔科夫模型,预测矿区沉降。研究结果表明:研究区域地表形变明显,残差修正的离散灰色马尔科夫模型能较为准确地预测矿区沉降结果。

基于ATI技术和象素匹配的星载SAR/GMTI实现方法

与机载合成孔径雷达相比,星载合成孔径雷达由于其复杂的空间几何关系、地球自转及地球曲率等因素的影响,使得星载SAR/GMTI的实现更为复杂。提出了当不满足相位偏置中心天线(DPCA)中脉冲重复频率和天线水平基线间的严格约束条件时,通过象素匹配法和星载SAR沿航迹向干涉(ATI)技术实现星载合成孔径雷达(SAR)动目标检测、测速及定位的一种方法。该方法采用沿航迹向线性排列的双孔径天线星载SAR结构,首先建立了星载SAR双孔径天线空间几何模型并详细分析了星载SAR双孔径天线机理及信号特性,然后利用常规方法成像的双天线SAR图像,分析并推导了基于ATI技术和象素匹配实现对地面背景杂波淹没的运动目标检测、径向速度分量估计以及目标定位的方法。最后,通过计算机仿真验证了其有效性。

基于ATI技术的一种动目标检测的实现方法

提出了一种基于双孔径天线沿航迹向干涉 (ATI,Along TrackInter ferometry)的动目标检测、测速及定位的实现方法 .该方法与DPCA(DisplacedPhaseCenterAntenna)技术相比 ,不要求天线载体速度和脉冲重复频率之间必须满足严格的制约条件 ,同时克服了DPCA技术及CSI(ClutterSuppressionInterferometry)技术产生的动目标回波强度随目标径向速度按正弦规律相消而降低了对慢速目标的检测能力的不足 .在ATI理论分析的基础上 ,给出了利用干涉图像的干涉相位信息进行动目标检测、径向速度分量估计及定位的一种实现方法 .这种检测方法能够完成被地面背景杂波淹没的慢速运动目标的检测、测速及定位 .计算机仿真结果验证了其有效性 .

单通道SAR实现ATI动目标检测的新方法

研究了采用单通道合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)多视沿航迹向干涉(ATI,Along Track Interferometry)实现地面慢速运动目标指示的检测方法.分析了该方法所需的步骤,即利用重叠或不重叠的窗构造子视,对子视分别成像,相位误差校正并求干涉.关于其中起关键作用的相位误差校正步骤,提出了利用信号子空间投影进行相位配准的补偿方法.借助该鲁棒的自适应方法可以从某种程度上解决子图像间的去相关问题,降低相位随机性的影响,从2幅子视图像的干涉相位图上敏锐地检测到运动目标.通过仿真实验,验证了该方法可以有效地从强杂波中检测动目标,为单通道SAR实现地面运动目标指示(GMTI,Ground Moving Target Indication)、扩展已有SAR系统功能提供可靠的途径.

InSAR/GPS集成技术在常州—无锡地面沉降监测中的应用研究

精确监测地表形变是地面沉降防控工作中的重要内容,也是多年来该研究领域面临的难题。GPS和InSAR是近年来迅速发展起来的两种空间大地测量监测手段,在区域地表形变监测方面都显示出了各自的优势及良好的应用前景。文中根据二者技术特点,分析了InSAR/GPS集成技术监测地面沉降的方案可行性,并以常州—无锡地区为例开展了同步观测试验,利用GPS数据来建立大气改正模型,从而削弱InSAR干涉图像中大气影响,提高了InSAR形变量监测精度。