GPS、In-SAR和人工测量技术的任家庄煤矿采空区地表变形监测研究

采空区地表变形是矿区地裂缝、地面沉降、地面塌陷等地质灾害的主要致灾因子,对矿区内一些重要建筑物和基础设施的安全造成威胁。本文利用GPS、In-SAR和人工测量三种技术手段分别对任家庄煤矿采空区地表变形进行监测,充分利用三种技术优势,对采空区地表变形现状进行评价和预测未来发展趋势。

一种改进的基于惯导运动补偿的实时成像方法

合成孔径雷达(SAR)作为一种主动式的对地微波遥感技术,具有全天候、全天时和远距离的特点。通过发射大带宽信号,获得距离向的高分辨。通过平台相对静止场景的运动形成合成孔径,获得方位向的高分辨,SAR平台的运动是成像的基本条件。对于机载SAR,由于载机在大气中飞行时受到大气湍流等因素的影响,不可能保持理想的运动状态,必然会产生运动误差,运动误差会导致相位误差和包络移动,从而导致图像散焦等问题。如何对SAR进行运动补偿是实现成像的关键。基于惯导数据的运动补偿是实现高分辨成像的重要手段之一。根据惯导数据的特点,结合卡尔曼滤波原理和SAR成像的几何模型,提出了一种基于卡尔曼滤波的惯导数据滤波和重采样方法。该方法可以有效剔除运动参数野值,精确地获得雷达平台的运动参数。文中所提出的运动补偿方法能和SAR成像算法很好的结合,实测数据的成像结果验证了该方法的准确性和有效性。

INS/GPS/SAR 组合导航系统研究

ＩＮＳ／ＧＰＳ／ＳＡＲ组合导航系统是一种高精度、高容错、多功能系统。本文介绍了它的组合原理和方法。仿真结果证明，该组合导航系统是一个高性能的导航系统。

INS/SAR/GPS组合导航系统中的分散估计融合算法

以 INS/SAR/GPS组合导航系统的工程应用为目标 ,讨论了其分散估计融合算法及理论证明 ,给出一二级最优估计融合结构。仿真结果证明 :采用先分散处理 ,再全局融合的方法 ,是提高整个组合系统的导航精度和可靠性的行之有效的方法。

面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法

本文针对多基线极化干涉SAR数据,提出了面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法。该方法将多景全极化干涉影像联合在一起,构建多基线极化相干矩阵,由多基线最优相干准则指导,求解全局条件下的最优干涉图。该方法可以有效降低多基线干涉中散射中心不一致对干涉相位影响,从而提高干涉相位的精度和可靠性,并提高最终获取DEM的精度。利用国产X-SAR系统和德国E-SAR系统获取的多基线全极化数据进行全局最优相干方法试验,利用多基线极化最优相干方法生成全局条件下的最优干涉图,依据多基线高程反演方法计算目标高程,验证了本文提出的方法的有效性。

INS/SAR组合系统对捷联惯性元件的要求及系统性能分析

研究了惯性系统 ( INS) /合成孔径雷达 ( SAR)组合导航系统中导航误差的修正、雷达信号相位的调整及合成孔径雷达对捷联惯性元件误差的要求等问题 ,并给出了仿真结果。

基于复杂地形的等高线FLAC模拟矿区沉陷预计

为减小模型误差对FLAC模拟开采活动造成的影响,提高FLAC模拟的可靠性和精度,本文以大柳塔矿区52304工作面为例,针对复杂丘陵矿区高差过大导致In-SAR数据误差大的问题,建立基于地表等高线的复杂FLAC模型,并将模拟下沉结果结合In-SAR数据与GPS测得的下沉线曲线对比分析。结果表明:(1)FLAC在模拟煤层开挖时,上覆不规则表面的模型可以产生与实际情况相吻合的下沉盆地,验证了等高线复杂模型的可靠性;(2)在FLAC模拟中,等高线复杂模型可以减小模型误差;(3)使用模拟得到的数据和GPS数据计算下沉特征角值并进行对比,以此验证了模拟结果的可靠性;(4)通过与In-SAR的监测结果对比可以发现,FLAC模型具有边缘效应,模拟结果与In-SAR数据互补可以提高精度。

INS/SAR/罗兰C组合导航系统研究

介绍了INS／SAR／罗兰C组合导航系统的组合原理和方法，以及组合滤波器的构造。仿真结果表明，该组合系统可达到相当高的导航精度，且具有很强的适应性。

主INS和天线附加IMU之间的传递对准

研究了惯性系统(INS)合成孔径雷达(SAR)组合导航系统中,SAR 的运动补偿及主 INS与天线附加的惯性测量部件(IMU)之间的传递对准,并给出仿真结果。

INS／SAR组合导航系统中的误差修正方法

—本文介绍了ＩＮＳ／ＳＡＲ（合成孔径雷达）组合导航系统中的误差修正原理和方法，描述了如何获得观测量和构造ＩＮＳ／ＳＡＲ组合滤波器。给出的仿真结果证明，这种修正方法能大大提高导航精度，并且具有很强的初始捕获和对准能力。

组合导航中SAR匹配位置参数传递过程

飞行器INS/SAR组合导航中SAR匹配位置参数作为组合滤波器的输入之前需经过多个传递环节的转换。研究了从地面SAR匹配位置到载体主惯导中心位置所涉及各环节间的相互关系及诸参数在各环节中的传递过程,包括地面SAR匹配位置参数向飞行器上SAR相位中心的传递,SAR相位中心参数向辅助惯导中心的传递以及辅助惯导中心位置参数向主惯导位置中心的传递,以此为基础建立测量参数传递过程数学模型。基于传递模型惯导修正及传递误差分析实验结果与实际相符,验证了参数传递模型的正确性与可行性。

一种高分辨率机载SAR的运动补偿方案

该文在分析高分辨率机载SAR对运动补偿系统指标要求的基础上提出了一套基于SINS/GPS组合的高精度运动补偿方案。该方案采用两套独立的捷联导航算法,既具有一般SINS/GPS组合的优点,又有效地隔离了对高分辨率SAR成像有严重影响的GPS高频噪声。仿真实验和半物理防真实验结果证明了该方案的可行性。

基于INS/GPS数据的机载SAR图像地理编码系统研究

该文论述了根据飞机地理坐标数据对机载SAR图像进行地理编码的原理和方法;推导了系统的计算方程以及误差方程;分析了利用INS数据、GPS数据以及INS/GPS综合数据对机载SAR图像地理编码系统的设计特点,给出了系统的计算仿真结果。

基于角点特征的SAR图像与光学图像匹配算法

INS／SAR组合导航系统对SAR实时图像与光学参考图像的匹配算法提出了实时性和准确性要求。文章首先采用一种结合Harries算子与曲率尺度空间的算法，提取SAR图像与光学图像中的角点；然后利用距离约束、角点值约束、边缘约束进行角点匹配。经实验验证，该方法实时性好，匹配精度高，可较好的应用于INS／SAR组合导航系统的图像匹配中。

基于FPGA的无人机SAR天线稳定平台控制系统设计

为了满足无人机SAR成像对天线波束指向平稳性的要求,设计了一种基于FPGA的天线稳定平台控制系统。FPGA接收姿态传感器和DGPS/INS组合系统输出的姿态信息,采用数字滤波、数字PID控制实现对SAR天线指向的平稳控制。该系统具有实时性好、集成度高、小型化、低成本、低功耗等特点。通过大量实验验证,实验结果表明该系统性能良好,满足设计要求。

基于低成本INS的机载SAR运动补偿研究

为了提高雷达成像的质量,得到高分辨率的SAR图像就必须保证有精确的运动补偿方法来校正运动误差对成像的影响。提出了一种基于惯导数据INS的视线方向位移误差的补偿方法,采用了低精度低成本的INS,对此部分的原理及实现进行了深入的建模分析和推导,并给出仿真结果。结果表明,基于惯导进行运动补偿时低精度也可满足要求。

基于广义伪距定位的SAR景象匹配导航方法

飞机飞行过程往往依赖卫星为其提供定位导航服务,然而这一方法在很多场景下失效。作为替代,机载惯性导航系统(INS)可以提供飞机的大致位置信息,这一结果并不准确。机载合成孔径雷达(SAR)可以实时获取地面高清图像,因此对于其载机平台而言,考虑通过实现对图像中地物目标的准确定位,并以之作为控制点对平台位置实现反向解算。基于此,本文利用了基于异源图像匹配的地物目标定位方法,即通过实时SAR图像与带有准确经纬度信息的光学基准图进行图像匹配,准确计算SAR图像中相应地物的位置信息。进而,本文创新地提出了基于广义伪距定位的平台位置解算方法,并在6维INS误差模型下对广义伪距方程进行改进,有效提高了定位精度。试验结果表明,这一方法路线切实可行。

一种基于低成本INS的SAR运动补偿算法

围绕机载合成孔径雷达(SAR)的运动补偿问题,对机载SAR运动的相位误差作了分析。一方面详细分析了一种基于惯导数据的视线方向位移误差的补偿方法,采用了低精度低成本的INS,对这部分的原理及实现进行了深入的建模分析和推导,并给出仿真结果;另一方面采用了一种新的基于图像对比度的自聚焦算法,在自聚焦过程中为了提高寻优速度,通过不断取速度中值的方法使图像块对比度快速达到最大值,此时估计得到的多普勒参数使图像的整体聚焦效果最佳。最后结合距离多普勒(RD)成像算法,经过试验证实了改进的图像对比度算法是一种简单、高效的运动补偿算法。

机载SAR天线稳定平台中的信号采集与处理

机载合成孔径雷达使用陀螺稳定平台使天线在惯性空间保持稳定并跟踪地速方向.稳定平台需要对分别来自于惯导系统,光纤陀螺,光电码盘的指令角、实际角速度、实际角位置信号进行采样.介绍了基于DSP的陀螺稳定平台控制器对上述三组数据进行采样的硬件实现方法.由于测量信号中通常包含有随机噪声,根据三种信号的特点及系统要求分别设计了数字滤波器,对采集到的信号进行滤波处理,使其可作为平台控制器输入的数据.文中所介绍的信号采集与处理办法应用于某机载SAR天线稳定平台中,平台在二维飞行模拟转台上能够完成稳定和跟踪的任务.

机载SAR天线稳定平台测试模块

文章简述了机载SAR天线稳定平台的结构以及国内第一个针对机载SAR稳定平台的自动化测试系统的结构,设计并实现了专用于该系统的基于PXI总线的测试模块的电路以及计算机端驱动、数据处理等软件,它模拟惯导姿态信号给平台伺服系统,采集平台跟踪误差信号并通过PXI总线传到主机中进行分析、处理和显示;试验证明,该模块能够圆满完成预定功能。