基于多孔径重叠扫描拼接技术的圆柱度测量研究

提出了一种利用多孔径重叠扫描拼接技术的圆柱度非接触式测量新方法,可以有效地改进目前现有圆柱度测量方法中所存在的采样点不足、评定结果不统一等问题。该方法首先对圆柱体零件进行多个子孔径(单视角)的面形测量,其次,利用重叠区域面形信息建立相对空间位置关系,并通过坐标变换将各子孔径面形统一于同一坐标系下,从而实现完整面形的拼接测量。根据获得的圆柱体零件面形数据,可以实现零件圆柱度的精确评定。文中给出了基于多孔径重叠扫描拼接技术的光栅投射测量系统,计算机模拟和实验结果验证了拼接测量方法的可行性。

孔径径向扫描白光散斑干涉法的研究

提出了一种用于动态研究的新方法—孔径径向扫描白光散斑干涉法,介绍了两孔和直三孔径向扫描器。该方法是一种非接触式的用于动态测量的白光散斑法。分析了孔径径向扫描白光散斑干涉法的基本原理,给出了白光散斑全场滤波分析的平均光强解析式和实验结果。该方法的优点是利用散斑的调频技术能在一张白光散斑图上记录物体的连续动态变形的信息,在全场滤波分时,能将物体动态变形的信息方便地提取出来,得到清晰的全场白光散斑条纹图。直三孔径向扫描法能得到物体在x方向、y方向和45°方向上的变形信息。在实时全场滤波分析观察时,将滤波孔连续地沿径向扫描,可观察到物体连续动态变形的全过程,从而为物体的动态研究提供了一种新方法。

圆周扫描地基合成孔径雷达极坐标格式成像算法

圆周扫描地基合成孔径雷达(圆周扫描地基SAR)成像是一种实现360度全方位观测的合成孔径雷达成像技术。现有的成像算法存在计算效率随场景扩大而降低和斜距近似导致的成像精度下降问题,难以实现实时成像。本文提出一种新的圆周扫描地基SAR成像的算法。该算法的基本思想是:首先,将球面波回波信号进行分解,表示为平面波积分形式;其次,构造扫描角度方向的滤波器,利用傅里叶变换的卷积定理,消除角度方向的高阶相位误差;进一步对信号进行极坐标转直角坐标插值,实现角度方向与距离方向的解耦;最终,通过二维逆傅里叶变换实现目标聚焦。通过仿真和实际数据实验对算法进行验证,并对本文算法与BP算法在成像质量和成像效率方面进行对比,证明本文算法可以实现高效成像。

基于改进Kalman滤波模型的扫描合成孔径雷达图像扇贝效应校正方法

星载扫描合成孔径雷达(ScanSAR)采取Burst工作模式,该模式在获得宽幅测绘能力的同时,也导致图像中产生了固有的扇贝效应,严重影响图像的视觉效果和定量应用。该文结合对ScanSAR图像方位向统计特性的分析,针对现有滤波模型稳定性差和时间复杂度高等缺点,提出了一种改进的Kalman滤波模型,对图像方位向标准差和均值进行滤波以校正扇贝条纹。在高分三号(GF-3)卫星获取的真实ScanSAR图像上的校正结果验证了改进算法的有效性和高效性,此外在建筑群和海陆交界等复杂场景图像上的实验结果表明,改进算法具有较强的鲁棒性。

基于频域扩展和SPECAN的全孔径TOPSAR成像算法

TOPSAR(Terrain Observation by Progressive scans SAR)是星载SAR的一种新工作模式,这种工作模式在保持ScanSAR宽测绘带优点的同时,解决了扇贝效应(scalloping)等问题,具有广泛的应用前景。针对TOPSAR信号在时域和频域都混叠的特点,该文提出了一种新的全孔径TOPSAR成像算法,算法利用频域扩展来解决TOPSAR的频域混叠问题,利用SPECAN(SPECtral ANalysis)技术来避免输出图像时域混叠,结构紧凑,处理效率较高。通过点阵目标和分布目标的仿真来验证了算法的有效性,并分析了算法的计算量,通过与几种现有的全孔径成像算法对比,说明了算法的高效性。

方位向电扫描SAR系统参数设计与仿真验证

方位向电扫描SAR(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPSAR)是星载SAR的一种全新工作模式,这种工作模式通过天线波束在方位向扫描,在保持ScanSAR宽测绘带优点的同时,解决了扇贝效应(scalloping)问题。针对这种工作模式要求天线在方位向和距离向都进行扫描的特点,推导了方位分辨率与扫描周期的具体关系,进而分析了系统参数的约束关系,提出了适于工程设计的系统参数设计方法。最后,用TerraSAR-X的参数进行了一组设计,以该设计结果为输入参数,运用SBRAS(SpaceBorne Radar Advance Simulator)进行了信号仿真,仿真结果验证了方法的有效性。

扫描SAR成像中SPECAN算法的FPGA实现

为满足扫描成像合成孔径雷达(SAR)系统小型化和低功耗的迫切需求,给出一种频谱分析(SPECAN)算法的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现,整个成像流程被划分为多个时分的阶段并分配到可复用的运算单元和控制逻辑中,并且提出一种基于FPGA的优化处理结构,将所有的信号处理功能集成在单片FPGA中。在实验与验证部分,通过FPGA处理结果与MATLAB运算结果的对比,以及实际成像试验结果表明了设计正确性和结构的工程实用性,适用于机场跑道、汽车高速公路的检测和定位。

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。

旋转扫描地基SAR大视场快速成像算法

旋转扫描地基合成孔径雷达(ArcSAR)具备高分辨率、大视场、重访周期短等优势,因此近年来受到越来越多的关注并逐渐被应用于地面形变监测。该系统特殊的运动轨迹(弧线)增加了成像算法难度。虽然时域算法能够获取ArcSAR高精度的成像结果,但时域算法计算效率较低。因此本文提出一种新的针对ArcSAR的频域成像算法。首先给出了ArcSAR的几何模型以及信号模型。然后论述了算法原理,并对二维频域匹配滤波器进行了推导。之后对算法的适用条件进行讨论。最后利用仿真实验对算法的适用条件进行验证,并对时域成像算法和本文提出的快速成像算法的成像效率和成像质量进行比较。

圆周扫描地基SAR地形表面提取辅助的三维成像算法

圆周扫描地基合成孔径雷达(GBCSAR)具备大视场、高分辨率等优势,且具备三维分辨能力,在复杂场景形变监测领域具有重要意义。但在大场景下目标点数量庞大,常规的三维成像方法耗时很长,难以满足实时连续监测的需求。因此本文提出一种针对GBCSAR的地形表面成像方法。在场景形变监测时,地形表面形变往往可以反映场景形变趋势,针对这一特性,本文方法将借助地形表面实现成像。利用地形表面提取得到的有效点曲面代替场景的三维空间目标点,实现了降维成像,提高了成像效率。本文首先给出了GBCSAR的几何模型以及信号模型。然后论述了地表三维曲面的提取方法和原理,之后论述了三维曲面成像算法原理。最后利用仿真实验验证算法的可行性,与原始数据图像进行比较分析,并与传统三维成像算法的成像效率进行比较。

基于掩膜投影和双参数CFAR的圆周扫描GBSAR三维点云提取方法

圆周扫描地基合成孔径雷达(Ground based Synthetic Aperture Radar,GBSAR)通过在竖直面做圆周旋转扫描,具备三维成像的重要优势。但是其圆周观测几何会产生强旁瓣,造成目标点云提取困难。目前未见圆周扫描GBSAR三维点云提取方法的相关研究,经典的双参数恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)算法虽然能够提取三维点云,但需要对三维像不同高度逐层进行检测,由于强旁瓣的影响,无法准确提取三维点云。针对上述问题,本文提出基于掩膜投影和双参数CFAR的圆周扫描GBSAR三维点云提取方法,该方法利用掩膜投影和两次双参数CFAR实现强旁瓣影响下的点云精确提取。该方法首先对SAR三维图像应用最大值投影获取三视图,然后对三视图进行第一次双参数CFAR获取三视图掩膜;然后利用三视图掩膜投影,通过SAR三维像取交集去掉空间位置旁瓣,得到潜在目标区域数据;最后对潜在目标区域的数据应用第二次双参数CFAR实现点云提取。该方法利用实际数据进行实验,结果表明,所提方法与经典的双参数CFAR逐层检测算法相比,可更准确地提取出三维SAR图像目标点云。

高级合成孔径雷达(SAR)的几种方案简介

未来的SAR设备需要满足苛刻的性能指标,而现行系统ERS-1(地球资源卫星-1)的发展还不足以满足这些要求。需要设计一个灵活的能够重新组合成不同操作模式的SAR,它能提供宽扫描带覆盖(500km,15°到50°入射角)和高分辨率(10m空间)覆盖。文章对一些各具特点的不同操作模式的系统方案进行了讨论和比较。确定了一些SAR的设计要点,并提出了一个综合的系统选择。

城市大比例尺数字正射影像图制作中的几个问题与基于ArcSDE影像库的建立

本文介绍了城市大比例尺数字正射影像图制作和基于ArcSDE影像库建立过程中的一些关键的问题,结合南京市的生产实际情况,给出了解决问题的办法过程。

多孔径扫描波面恢复技术的精度评定及影响因素

多孔径扫描波面恢复技术是一项新的高精度大孔径面形检测手段.本文从建立波面恢复精度的评价标准出发,结合实测结果进行讨论,并对影响精度的两个重要因素即拼接模式及拼接区大小进行分析.

圆柱坐标下多孔径扫描拼接技术的迭代方法

从理论上提出了圆柱坐标下多孔径扫描拼接技术的迭代方法 ,并通过计算机模拟验证了其收敛性及精确性 ,证明这种算法对解决 36 0°面形测量问题具有重要的意义。

大口径光学系统测试用双回转子孔径扫描装置设计与误差分析

设计了一种新颖的双回转子孔径扫描装置,得到了可以覆盖大口径光学系统全口径的子孔径扫描光斑,从而满足了大口径光学系统光谱透射特性的测试需求。结合双回转扫描装置的结构参数误差,基于齐次坐标变换矩阵原理,建立了双回转扫描装置的数学模型,提出了一套分析子孔径扫描精度的方法,并且在设计双回转子孔径扫描装置中实现了应用。分析结果表明,当双回转子孔径扫描装置的回转半径rη≤400mm时,子孔径扫描精度Δrη为-0.007～0.028mm。提出的子孔径扫描误差估计方法、建立的扫描运动坐标转换模型和得到的误差数据结果可作为类似回转扫描机构的设计参考,也为基于双回转子孔径扫描方法的大口径光学系统光谱透射特性测试的深入研究提供了理论依据和数据基础。

基于共聚焦点道集的叠前深度偏移及其应用

共聚焦点叠前深度偏移是一种基于等时原理、通过检波聚焦和激发聚焦的双聚焦 (共聚型 )偏移实现地震成像的方法 ,它的关键技术是聚焦算子的计算。考虑到计算效率、精度和稳定性 ,提出了利用适于任意矩形网格的有限差分法计算聚焦算子的方法。为了提高成像信噪比和分辨率的精度 ,采用变孔径扫描叠加法获取了共聚焦点道集和聚焦点响应 ,进行了共聚焦点叠加和实现叠前深度偏移成像。模型的试算结果表明 ,利用此方法 ,在宏观速度场正确的情况下 ,能够实现地下构造的准确成像 ,尤其是明显提高了深层的信噪比。对实际资料的试处理说明 ,共聚焦点偏移的效果基本达到了利用FFD法获得叠前深度偏移的效果 ,而其计算效率主要取决于偏移孔径和计算网格的大小。

ENLARGING SAR PATCH-MAPPING AREA BY ANTENNA BEAM SCAN

The approach for enlargement of SAR patch mapping area by antenna beam scan is investigated, which serves for moderate fine-resolution mapping of medium-sized terrain patches. The scanning angular velocity and the scanning angular scope are determined respectively. The angular velocity of the scanning antenna is controlled to scan over just one azimuth 3 dB beam width in the time interval during which the radar platform moves over one synthetic aperture length determined from the desired cross-range resolution, radar wavelength, nominal slant range, and squint angle. The scanning angular scope is mainly determined by the azimuth width of the terrain patch, nominal slant range, squint angle, platform velocity, and azimuth beam width. Finally, the related experimental results of an airborne SAR are presented. The linear range-Doppler algorithm is employed in image formation after motion compensation is conducted to remove the effect of transnational motion of the radar platform relative to the map center.

一种改善交叉极化距离模糊度的新工作模式

距离模糊度是星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统设计考虑的重要指标.传统交替发射的全极化星载SAR系统中,受同极化模糊的影响,交叉极化距离模糊度会不同程度地恶化.针对这一问题,提出了全极化渐进扫描合成孔径雷达(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPSAR)工作模式以改善星载全极化SAR系统的交叉极化距离模糊度.按Radarsat-2近似的参数设计对比了两种全极化方案,仿真结果说明了全极化TOPSAR系统可以防止同极化模糊对交叉极化信号的影响,有效改善星载全极化SAR的交叉极化模糊度性能.

一种提高星载SCANSAR性能的实现方式

星载扫描合成孔径雷达（SCANSAR）利用距离向波束扫描实现大幅宽成像，波位切换会导致前一波束的多个周期回波信号的丢失，造成SCANSAR模式系统性能下降。文中首先分析波位切换造成回波丢失的机理以及对SCANSAR性能的影响；然后，介绍了一种改进的星载SCANSAR实现方式和系统参数设计方法，该方法通过合理选择系统参数和波束扫描策略可避免波位切换造成脉冲丢失；最后，通过仿真分析本方法对SCANSAR系统性能改善的可行性。