毫米波干涉合成孔径雷达

合成孔径雷达SAR是20世纪50年代初提出一种微波成像技术，它能够借助平台的运动实现长孔径综合以达到对观测区域的高分辨率成像。作为一种主动遥感设备，SAR能够实现全天时、全天候、远距离对地观测。干涉合成孔径雷达InSAR是在SAR基础上发展起来的一项遥感技术。InSAR利粥两部具有一定视角差的天线进行成像，并对获取的两幅复图像数据进行干涉处理得到干涉相位，经反演得到观测区域的数字高程模型。InSAR以其独特的三维信息获取能力，受到了世界各国的高度重视，目前发展出双天线、重轨、多基线在内的多种干涉工作模式，并覆盖P、L、C、X、Ku等多个波段，已在地形测绘、形变监测等相关领域取得了重要的应用成果。

“合成孔径雷达干涉测量”课程思政建设与实践

针对当前面向工科研究生专业课程的思政教育研究偏少,缺乏课程思政建设方法及案例的问题,文中结合测绘类研究生所学习的“合成孔径雷达干涉测量”课程,发掘了该课程教学内容与思政要素的融合点,构建了“科研引导-隐性融合-创新拓展”课程思政“三步”实践教学法。以“资源开发地表形变监测与环境保护意识”为例,结合课程组的科研经历及研究成果,探讨了该课程思政教学实践过程。结果表明,该方法容易理解、操作方便,能够将思政元素与课程内容有机结合,可为工科类研究生课程思政教学提供参考。

毫米波合成孔径雷达的发展及其应用

分析了毫米波SAR高分辨成像的基本原理,阐述了毫米波SAR的优点,并结合目前国际上典型的毫米波SAR系统,综述了毫米波SAR技术与系统的发展状况,讨论了毫米波SAR的应用前景、存在的问题以及未来的发展趋势.

基于压缩感知的三孔径毫米波合成孔径雷达侧视三维成像

基于压缩感知,该文研究了交轨向三孔径毫米波合成孔径雷达侧视3维成像问题。利用交轨方向的三孔径天线形成的稀疏阵列结构,获取高程分辨率并实现3维成像。由于交轨方向的采样数较少及非均匀采样,高程分辨率低,传统的基于傅里叶变换的3维成像技术获得的图像质量较差。针对此不足,在交轨向稀疏采样的条件下,该文采用压缩感知方法来实现超分辨成像。利用仿真和实际数据比较了传统成像方法和基于压缩感知的成像方法的性能,并验证了该文方法的有效性。

基于调频连续波的地基干涉合成孔径雷达微形变监测实验平台

地基干涉合成孔径雷达具有测量精度高、测量距离远、全天候等特点,适用于大坝、桥梁的微形变监测。该文搭建了基于调频连续波的干涉合成孔径雷达系统实验平台,通过干涉测量原理构建模型分析回波信号,改进成像及形变监测算法,提高系统监测能力。搭建滑坡位移形变模型,验证系统设计和形变测量方法,实验测量结果与实际移动值相差0.11 mm,误差在规定范围内,满足系统性能要求。

毫米波合成孔径雷达成像技术

毫米波合成孔径雷达(SAR:Syn thetic A perture R adar)成像技术是雷达技术、现代电子技术和数字信号处理技术的有机结合,使系统雷达的功能发生了质的飞跃。随着SAR成像处理技术的发展,其成像质量不断提高,成为当今高科技条件下一种不可取代的探测、侦察手段,在军事、经济和科学研究等方面都有重大价值和广泛应用前景。主要介绍了毫米波成像雷达与微波雷达相比具有的技术特点,较详细地讨论了毫米波合成孔径雷达的成像原理技术。

机载毫米波高分辨大斜视合成孔径雷达成像

针对忽略斜距高次展开项对驻相点的影响而引入的耦合旁瓣问题,提出基于完整斜距求频谱的机载毫米波高分辨大斜视合成孔径雷达(SAR)成像方法,在不对斜距进行级数展开近似的前提下,利用驻相点法求取基于完整斜距的精确二维频谱表达式,并将求取的精确二维频谱展开为距离频率和方位频率的幂级数.在成像处理时,距离维以场景中心斜距作为参考校正距离频率的三次相位项,对于距离频率二次以内相位部分采用线频调变标(CS)处理,推导出相应的CS处理参数及变标表达式.在方位维处理中,推导出基于级数反演求驻相点的方位NCS处理参数及表达式.结合推导出的二维精确频谱,给出在高分辨大斜视应用下结合距离三次项校正的成像处理流程及表达式.利用推导结果进行机载毫米波高分辨大斜视SAR的仿真实验,结果表明:所提出的方法在分辨率为0.1m、斜视角为70°的情况下能较好地实现对场景中心点目标的聚焦;对于点阵目标,采用基于完整斜距的成像模型大大减少了耦合旁瓣,聚焦效果较好.

无人机载毫米波合成孔径雷达技术

本文主要介绍了无人机毫米波成像雷达与微波雷达相比具有的技术特点 ,较详细地讨论了无人机毫米波成像的关键技术及实现方法。

一种毫米波前视合成孔径雷达成像算法

针对传统正侧视和斜视雷达无法对雷达载机前方场景进行成像的缺点,提出了一种基于距离多普勒算法(RDA)的毫米波前视合成孔径雷达(SAR)成像方法。给出了系统的结构模型,分析了系统成像原理。基于空间几何模型和回波信号形式,分析了点目标回波的多普勒历程,给出了方位向多普勒调频率,得到各相位补偿因子和距离徙动校正公式。对成像场景大小和方位向成像分辨率进行了详细分析,采用MATLAB对6个点目标进行了成像仿真,并对仿真结果中点目标峰值中心的64×64点切片和方位向、距离向进行了分析。理论推导和实验仿真表明,基于RDA的前视合成孔径雷达可以对场景中目标有效成像且方位向成像分辨率可达到2 m,该系统可应用与侦查和制导领域。

合成孔径雷达测量技术发展与应用

合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)测量,通过搭载在卫星或飞机上的雷达系统发射微波信号并接收地面反射回来的信号,来获取地表的信息,可以在任何天气和光照条件下工作,具有全天时、全天候的特点,是一种主动微波遥感技术。SAR测量时,雷达系统沿直线轨迹运动,同时发射微波信号并接收地面反射回来的信号,生成高分辨率的二维图像,即SAR图像。SAR测量具有大范围覆盖、多极化和多角度观测、穿透力、高分辨率,可用于干涉测量的特征。SAR可以从卫星或飞机上对地表进行大范围的观测,在不同的极化和入射角度下获取数据,穿透云层、植被等遮挡物,获取地表以下的信息。同时,SAR凭借侧视成像的特点,可以被用来精确估计地球表面物体的标高,这使得未来SAR技术的使用领域进一步扩大。

地基合成孔径雷达干涉测量技术在滑坡变形监测中的初步应用研究

地基合成孔径雷达作为一种新型变形监测技术,已经逐步应用于各行各业的工程项目之中。本文介绍了地基合成孔径雷达干涉测量的原理。为了配合长江沿岸铁路的建设,引入新技术进行地质勘查,本次研究通过利用地基合成孔径雷达干涉测量技术对沿江某处滑坡开展监测实验。针对长江沿岸的环境变化剧烈且复杂问题,地基雷达监测稳定性极具挑战,通过监测结果分析研究了三方面的内容:通过变形时间序列图的波动范围确定地基合成孔径雷达变形监测实测精度研究;通过时序变形序列图的波动趋势,分析环境波动对雷达测量变形结果的影响研究;以及通过分析时序变形序列图的恢复能力,判定雷达变形监测的真实变形区域研究。该研究初步验证了地基合成孔径雷达干涉测量在沿江地区滑坡变形监测应用中的有效性,为后续建设长江沿岸铁路提供地质勘查的数据支持。

基于永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术的地面沉降监测

城市施工建设及地下水开采活动日益频繁,导致城市地面沉降问题日益严重。虽然传统地面沉降监测技术的精度较高,但成本也高。近年来,星载合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术发展起来,已被用于监测大范围地表形变,具有低成本、大面积、高精度等特点。首次采用永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PSInSAR)技术,监测上海西南某区域2017—2021年间的地面沉降。结果显示:除一处楼房外,该区域大部分地区未发生沉降,最大沉降速率约−7.10 mm/a,最大沉降量约25.43 mm。采用该技术监测沉降,一方面节省了大量的人力和物力;另一方面,本研究成果对城市地表沉降的科学防治具有重要的参考意义。

对干涉合成孔径雷达的干扰研究

干涉合成孔径雷达利用同一目标区域2次成像的复图像间存在的干涉相位以及已知的测量参数提取目标区域的高程信息,其具备大范围、全天候、高精度的三维测绘能力。对合成孔径雷达干涉成像的原理进行了分析,提出了一种对合成孔径雷达干涉成像的有效干扰方法,仿真了正弦调频干扰对合成孔径雷达干涉成像的效果。

逆合成孔径雷达三维成像综述

逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)可以对飞机、舰船与空间目标等进行成像,在军事和民事应用中具有重要的意义.ISAR三维成像可以克服传统二维成像中的几何失真、方位向定标难与图像投影平面未知等问题,有利于对目标进行分类和识别,是ISAR技术的重要发展趋势之一.本文主要对单天线ISAR、干涉ISAR(interferometric ISAR,InISAR)、阵列ISAR等不同体制的三维成像进行介绍.在此基础上,对各种体制的研究现状进行了总结,并对未来的发展方向进行了分析.

基于毫米波雷达的地基ARCSAR系统研究与设计

随着遥感技术的不断发展,圆弧式合成孔径雷达(Arc Synthetic Aperture Radar,ARCSAR)系统已成为形变监测、滑坡抢险救援应用的重要手段。该系统通过杆臂带动雷达旋转完成扫描照射,可获取周围场景最大360°区域实现高精度成像,进而利用重轨干涉技术完成形变信息的获取。现有ARCSAR系统多数采用Ku或更低的波段,其雷达系统硬件体积较大,同时低频段下为了实现更高的方位分辨率需较长的杆臂,增加了系统的复杂性和成本,不够灵活和便携。因此,其通常应用于矿山、抢险救援等远距离场景,不适用于城市基础设施如隧道等近距离场景。毫米波雷达具有宽波束、体积小、重量轻以及功耗低的优势,目前已经成熟应用于车载辅助系统、智能驾驶和交通监控等应用。将毫米波雷达与ARCSAR结合可以实现轻小型、高分辨的优势,更适用于城市应用场景,然而目前未见相关成熟系统报道。针对上述需求,本文研究设计实现了毫米波ARCSAR系统,采用毫米波雷达模组作为雷达收发单元,经由杆臂与转台单元连接实现扫描功能,转台部分带有高精度角度编码器实现等角度间隔采样,由此来降低成像处理难度,最后基于距离多普勒(Range Doppler,RD)算法实现成像。本文首先给出RD算法的点目标仿真结果,进一步采用室内角反实验以及室外场景实验证明本文所提系统的有效性。其中,在室内角反实验中,对比了使用和不使用角度编码器时成像结果,分析表明加入编码器后的角反的方位向峰值旁瓣比(Peak Sidelobe Ratio,PSLR)远远高于未使用的情况。实验结果表明,本文系统可以获得良好的聚焦图像,在城市基础设施监测方面具有较大的潜力。

浅谈利用天绘二号卫星干涉合成孔径雷达技术制作数字正射影像的方法

传统的光学卫星在获取影像时,会受到云、雪、雾等天气因素的影响,从而导致部分光学影像由于大面积云、雪、雾覆盖,局部范围内数据无法获取。而干涉合成孔径雷达(Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR)是一种微波遥感方式,它能够穿透云、雪、雾以及植被覆盖密集区域,全天时、全天候进行大量数据获取,且回归周期短,分辨率不受距离影响[1]。本文将通过我国第一个基于干涉雷达技术的测绘卫星-天绘二号(Tianhui 2,Th2),研究制作数字正射影像(Digital Orthophoto Map,DOM)的方法,以便弥补由于光学卫星受气候因素影响而引起的局部数据无法获取的情况,进一步为实现利用星载InSAR技术大批量制作DOM奠定基础。

探索水体对合成孔径雷达干涉数字表面模型的影响

干涉合成孔径雷达(Interferometric SyntheticAperture Radar,InSAR)是能够全天时、全天候工作,并且具有很强穿透能力的一种微波遥感方式,它能够穿透云、雪、雾以及植被覆盖密集区域。但当雷达波束照射到水体区域时,由于水体表面比较光滑,会产生类似镜面反射的现象,造成目标后向散射系数低,回波信号弱,从而导致相干性差,干涉相位噪声严重,残差点密集,尤其在水体面积较大时极易引起相位解缠误差的产生。本文主要利用天绘二号卫星影像,通过水体是否参与干涉数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)的过程,研究水体掩膜对干涉过程的影响,进而提高InSAR干涉DSM的精度。

基于PAST的毫米波雷达MIMO阵列幅相误差校正算法

随着毫米波雷达探测场景的复杂多元化,仅仅利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技术获得探测场景二维信息很难满足实际工程需要。因此,基于车载毫米波雷达二维SAR成像结果,利用高度向多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)阵列来进行到达角(Direction Of Arrival,DOA)估计,获得目标高度信息,实现高分辨率三维点云成像就显得十分重要。然而在实际MIMO阵列中存在的幅度和相位误差会导致DOA估计性能下降,影响目标聚焦效果,难以满足目标分类识别的要求。由于SAR成像后的阵列幅相误差具有时变性,现有的阵列幅相误差校正算法难以兼顾补偿精度和计算效率。针对上述问题,本文首先构建了车载毫米波雷达三维回波模型,提出了一种基于后向投影算法的高分辨三维重构成像方法。相较于传统的毫米波点云成像,该方法可以获得更高的方位向和高度向分辨率。然后,建立了高度向一维阵列信号模型,利用最大似然估计方法,推导了阵列幅相误差最大似然估计值与阵列协方差矩阵的最大特征值对应的特征向量之间的等效关系。最后,提出了一种基于投影近似子空间跟踪(Projection Approximation Subspace Tracking,PAST)的MIMO阵列幅相误差校正算法,该算法利用PAST技术迭代求解所需的特征向量,有效避免了复杂的估计协方差矩阵和特征分解过程。相较于已有算法,该算法拥有较高的估计精度的同时可以满足工程实时处理的需要。理论分析、数值仿真以及实测实验验证了该算法可以有效排除阵列幅相误差干扰,获得高分辨DOA估计结果。

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。

极具潜力的空间对地观测新技术——合成孔径雷达干涉

“合成孔径雷达干涉 (In SAR)”是近十年发展起来的空间对地观测遥感新技术。它具有从覆盖同一地区的星载 (或机载 )合成孔径雷达复数图像对提取干涉相位图 ,借助于雷达成像时的姿态数据重建地表三维模型 (即数字高程模型 )的巨大潜力。尤其是基于多幅雷达复数图像处理的差分干涉技术 (D- In SAR)可以用于监测地表形变 ,精度可达厘米级甚至更高 ,其监测空间分辨率是前所未有的。介绍了 In SAR和 D- In SAR的基本原理 ,对影响干涉结果的一些重要因素做了分析 ,重点回顾和展望了差分干涉技术在与地表形变有关的地震监测和震后形变测量、地面下沉和山体滑坡、火山运动监测等方面应用的现状和前景。