干涉合成孔径声纳海试样机研制与试验

介绍了干涉合成孔径声纳海试样机的研制情况,重点阐述了其中的主要关键技术:实时干涉信号处理技术、高稳定性拖曳体设计以及高幅相一致性基阵设计,并给出了干涉合成孔径声纳的湖试和海试成像结果。结果表明:干涉合成孔径声纳海试样机系统稳定可靠,成功获取了海底的高精度数字高程图,距离分辨率达到2.5cm,方位分辨率达到5cm,高程测量精度约为0.15m。

浅析合成孔径声纳与干涉合成孔径声纳

介绍了合成孔径声纳SAS和干涉合成孔径声纳INSAS的基本成像原理、用途以及SAS的自动聚焦算法和INSAS的配准、解缠 ,说明了它们相对于SAR与INSAR的不同之处和难点 ,并结合国内外最新的研究成果 。

干涉合成孔径声纳系统中的数据采集

为了协调测绘速率与方位模糊之间的矛盾,给出了干涉合成孔径声纳采集系统中信号源的设计、多路回波信号的同步采集、时变增益的控制、姿态数据的获取等问题的解决方案,采用双线程技术实现了回波与姿态数据的同时采集。经干涉合成孔径声纳湖试检验,证明此采集系统是稳定可行的。

干涉合成孔径声纳新体制研究

提出一种干涉合成孔径声纳新体制:采用多个发射阵和一条接收阵的收发阵结构,通过对正交回波信号进行分离和分别成像处理得到多幅来自不同收发路径的合成孔径图像,将这些合成孔径图像进行干涉处理,实现了干涉合成孔径三维声成像;论证了新体制的可行性;论述了新体制相对于已有体制的优越性。

实用干涉合成孔径声纳复图像配准法

海底地貌测绘的最新技术是利用干涉合成孔径声纳(InSAS)进行三维立体成像,其信号处理的关键在于成像之后的图像配准、干涉成像等步骤。图像配准的精度直接影响相位图的质量,从而影响所求目标区域高度的准确性。在分析InSAS复图像数据特点的基础上给出一种实用的基于最大干涉频谱法的复图像配准方法,缩减了配准搜索范围,在一定程度上提高了配准速度和精度。利用该方法对湖试测得的湖底地貌数据进行配准,用复图像相干系数和干涉相位图的残余点数对配准效果进行评估,通过配准前后的参数比较,证实了最大干涉频谱法用于InSAS复图像配准能够取得较好的配准效果。

基于广义导向矢量的干涉合成孔径声纳干涉相位估计方法

提出了一种基于矩阵拟和的方法来估计干涉合成孔径声纳(InSAS)的干涉相位,该方法首先构造广义导向矢量,并利用相邻像素对的信息估计协方差矩阵,然后构造一个协方差矩阵全局最优的代价函数,使得这个代价函数最小时的相位即为精确的干涉相位。该方法在图像配准精度很差(可以允许达到一个分辨单元)的条件下准确地估计相应像素间的干涉相位。通过仿真和InSAS试验数据验证了该方法的有效性和稳健性。

干涉合成孔径声纳多视波动配准方法

本论文以相位差平均波动函数法为基础,提出了多视波动配准方法。该方法首先对配准图像对进行多视平均处理,再对多视处理后的干涉图求取相位差平均波动函数值。该配准方法抑制了配准过程中的多峰现象,在精度和运算量上都有一定的改进,且没有继承多视处理降低二维分辨率的缺点。实际湖试数据验证了该方法的效果。后续处理得到的干涉图条纹清晰,并与实际地形吻合。

干涉合成孔径声纳中的水体区域检测

干涉合成孔径声纳使用两幅接收阵列成像结果的相位差别得到高程信息。水体区域回波很弱,无法生成有效的干涉相位。为了提高干涉处理的精度和运算效率,提出了一种水体区域检测新方法。该方法包括阈值二值化、连通域标记、区域增长和阈值选取等步骤。湖试数据证明了该方法的可行性和对干涉处理的作用。

一种快速干涉合成孔径声纳原始回波仿真方法

针对干涉合成孔径声纳原始回波时域仿真方法速度慢的问题,提出了一种基于参考信号平移方法的快速原始回波仿真方法。该方法是在计算各个接收子阵回波过程中,将因距离产生的时延转换为距离向上的平移量,并建立参考信号二维数组。点目标仿真和场景仿真实验验证了该方法的有效性。

干涉合成孔径声纳的信号源系统设计

为达到干涉合成孔径声纳系统对信号源的特殊要求,提出了一种基于SOPC技术的FPGA实现方法,该信号源一方面提供给发射机模拟信号,还给回波信号采集系统提供时钟和同步信号以保证信号系统时间一致性,同时还给接收机的时变增益信号实现对回波信号衰减的补偿;另一方面还实时采集并传输声纳系统在水下的运动姿态、深度、压力等信息;经过湖试和海试,该信号源系统完成了模拟信号和数字信号各项指标的测试,满足设计要求。

一种实用的消除干涉合成孔径声纳的水平地形效应的方法

本文根据干涉合成孔径声纳的特点给出了一种结合干涉图和部分系统参数的消除水平地形效应方法。基于干涉合成孔径声纳的几何结构,给出了一种依赖于参考高度的水平地形相位公式。然后利用干涉图条纹选取合适的参考高度。湖试数据的处理结果证明了该方法的可行性。

基于耦合偏微分方程的干涉合成孔径声纳干涉图滤波方法

为解决传统的偏微分方程滤波方法中高斯预滤波会损失细节的问题,提出了一种基于耦合偏微分方程的干涉合成孔径声纳(InSAS)干涉图滤波方法。在滤波过程中,通过引入边缘强度函数来控制图像边缘处的滤波强度,以达到保护边缘细节的目的。通过仿真实验和真实InSAS干涉图滤波处理实验,将该方法的结果与传统的偏微分方程方法结果进行比较,验证了该方法在去噪能力和保持边缘能力方面的优越性。

一种干涉合成孔径声纳信号源系统的软件设计

本文介绍了干涉合成孔径声纳信号源系统的软件设计过程,主要阐述了SOPC的系统设计过程、DMA数据传输方法、信号产生方法等。最后通过系统的部分测试结果表明能够达到要求。

干涉仪合成孔径声纳原理样机的研制与试验

简要说明了干涉仪合成孔径声纳基本原理和信号处理过程：合成孔径成像、干涉图获取与处理和相位解卷。介绍了我国首台干涉仪合成孔径声纳原理样机研制的基本情况，给出了该样机水池及湖试试验结果。试验结果表明：干涉仪合成孔径声纳兼备合成孔径声纳高分辨率和干涉测深精度高的优点；设计的原理样机是成功的。

基于多层B样条插值的干涉合成孔径声呐配准偏移量插值算法

针对干涉合成孔径声呐对配准精度要求较高而局部配准偏移量相差比较大的问题,提出采用多层B样条曲面插值实现配准偏移量的插值,既保证配准偏移量的插值精度,又能保证拟合曲面的光滑性.采用仿真数据和实际干涉合成孔径声呐数据验证了算法的性能,结果表明,提出的插值算法能有效提高插值精度和图像的相干系数,且能达到实时处理要求.

基于联合像素模型的稳健干涉相位估计

提出了一种联合观测矢量构造方法,并分析了像素间统计独立这个假设条件不成立的情况下,联合相关函数矩阵的特征值分布,建立了特征值分布与相关系数的模型,并通过统计的方法验证了这个模型,得出了确定子空间分界的方法,即确定最大的2个特征值所对应得特征向量张成的子空间为信号子空间.本方法提高了计算效率,通过InSAR实测数据和InSAS湖试数据验证了方法的稳健性.

基于加权子空间拟合的干涉相位估计方法

提出复合导向矢量的概念,并通过对测量的信号子空间与复合导向矢量张成的子空间进行拟和,推导出一种基于加权子空间拟合思想的干涉相位估计方法,该方法具有自适应图像配准和降低相位噪声功能,因而可以在图像配准精度很差(可以允许达到一个分辨单元)的条件下准确地估计相应像素间的干涉相位。仿真和实验数据表明估计结果优于基于子空间投影方法的估计结果。

基于改进的相干法的InSAS三维地形生成方法

提出了一种利用时延测距进行干涉合成孔径声纳(InSAS)数字高程模型(DEM)重建的方法。重点研究了采用相干系数估计两幅合成孔径图像的时延,并利用插值和相位修正提高时延估计精度的方法。分析了时延估计过程中可能出现的时延跳变情况,并给出了解决办法。采用仿真数据和干涉合成孔径声纳样机实测数据对所提方法进行了验证,结果表明:该方法是有效的,能够获得可靠的高程结果。相比传统的干涉处理方法,该方法避免了图像配准、相位滤波、解卷等步骤,实现起来更加简便。

非光学遥感数据的可视化处理

对非光学遥感数据进行可视化处理有利于信息的提取和识别.伪彩色处理是非光学遥感图像增强和显示的常用方法,调色板的编码技术是非光学遥感图像伪彩色显示的关键.对照灰度编码方法,给出了非线性伪彩色编码方法和类JET伪彩色编码方法,并以干涉合成孔径声纳湖试数据处理为例,验证了这些方法的有效性.

基于耦合偏微分方程的SAS图像相干斑抑制方法

针对传统的偏微分方程滤波方法中高斯预滤波会损失细节的问题,提出了一种基于耦合偏微分方程的合成孔径声纳图像相干斑抑制方法。该方法在滤波过程中引入边缘强度函数,用于控制图像的边缘在滤波时尽可能的保持与原来图像的边缘一致性。通过真实合成孔径声纳图像相干斑抑制试验,将该方法的结果与传统的偏微分方程方法和经典的Lee滤波方法结果相比较,验证了所提方法的有效性。