干涉成像雷达高度计数据处理系统

介绍干涉成像雷达高度计的数据处理系统以及其在首次机载飞行实验中的应用结果。成像雷达高度计数据处理系统是建立在IDL(InteractiveDataLanguage)软件编程平台上。利用该数据处理系统 ,这次实验在获得双天线二维复图像的基础上 ,在国内首次获得单轨双天线的干涉相位图像 ,并最终获得了三维地形图     

地形测绘用三天线机载干涉合成孔径雷达

回顾了中国科学院电子学研究所重复飞行机载L—SAR干涉系统和机载X波段双天线干涉SAR系统的研制和试验，阐述了利用收发天线分置结构拓展干涉基线长度的方法。在采用三天线的收发天线分置结构机载干涉SAR的基础上，构建三天线的双基线机载干涉SAR，并就其基线精密动态测量和基线优化设计两个关键技术以及系统性能进行了分析。分析结果表明，利用三天线构成的双基线机载干涉SAR是改进相位展开过程、提高高程测量精度的有效方法。     

机载激光三维成像技术应用现状

分析了扫描式、推帚式两种机载激光三维成像技术的基本原理,对两种技术的总体特点进行了比较.列出了当前典型的机载激光三维成像系统参量,对较先进的ALTM-1210,SHOALS-1000T,ASLRIS以及中国的“863推帚式”四个系统的组成和参量做了具体介绍.展望了机载激光三维成像技术的应用前景及发展方向.     

高分辨率机载InSAR高程距离向空变误差定标方法

高分辨率机载干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)是获取高精度数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)的重要手段之一。由于主副天线距离向相位方向图存在差异等原因,导致干涉相位偏差沿距离向变化,而传统的干涉定标方法将干涉相位偏差视为常数进行定标,无法消除干涉相位沿距离向变化的误差,因此使得定标后反演得到的高程存在距离向空变误差。针对该问题,该文提出一种单独将干涉相位偏差沿视角进行多项式拟合的定标方法。最后,利用一组机载实测数据对该方法加以验证,实验结果表明,该方法能有效地解决高分辨率机载InSAR高程测量距离向误差的空变问题。     

一种机载重轨干涉SAR相位偏移量估计算法

机载干涉SAR获取DEM的过程中,绝对相位与展开后的相位存在一个常数相位偏移量。这需要利用照射区域内角反射器的地理信息去估计这个偏置。然而,人工布设角反射器浪费人力物力。同时,在一些危险区域人工布设和测量角反射器也是难以实施的。为了克服这一限制,相位偏移量可以利用外源DEM提取的地面控制点去估计,然后通过斜坡相位模型迭代估计误差。由于机载重轨干涉SAR的时变基线误差会影响算法中斜坡相位估计模型与线性求解的匹配性能,从而影响算法估计精度。提出了一种兼顾时变基线估计和补偿的相位偏置迭代估计算法。机载C波段0.5m高分辨率重轨干涉SAR实测数据用于验证该算法的有效性,高程重建精度在4m以内。该方法简单快速,且能够消除对人工角反射器的依赖性,适合无定标点情况下机载InSAR的DEM反演。     

一种机载三通道GMTI实时信号处理方法

该文首先对国内的几种GMTI系统动目标处理性能进行了简单分析,接着给出了一种以杂波抑制干涉(CSI)算法为基础的机载三通道GMTI信号处理方法及处理流程。然后根据几何关系分析了杂波抑制原理,并结合实际飞行情况给出一种基于最小功率准则的通道补偿相位自适应对消方法。最后分析了动目标干涉相位定位和测速相关问题,实际试验结果表明该方法有效。     

机载双频曲线SAR系统与试验

曲线合成孔径雷达（SAR）是一种孔径流形特殊的成像雷达,其所搭载平台通过作曲线运动,能观测到目标更多的方位散射信息、获取更高的空间分辨率,同时还具备一定的三维成像能力。随着成像技术的不断发展,机载曲线SAR在重点区域侦测相关任务中呈现广阔的应用前景。本文主要介绍了研究团队近年研制的机载双频曲线SAR系统,以及于2020年9月在陕西开展的一系列机载双频曲线SAR飞行试验。该系统能同时完成Ku波段三通道以及L波段双通道全极化数据采集工作,文中对曲线SAR中的高分辨成像、子孔径关联三维特征提取、曲线孔径干涉处理以及动目标跟踪检测等处理应用进行了介绍,并给出了实测数据处理结果,验证了系统性能和其可靠性。     

三维合成孔径雷达的原理和实例

简单介绍机载合成孔径雷达用双天线干涉法测高得到三维SAR成像的原理并给出了实例。实例中选用英国Andover飞机在C波段获得的Malvern山的三维立体像和美国NASA／JPL设计的AIRSAR／TOPSAR三波段干涉测高在C波段洲得的玻利维亚Andes山的立体像。文中指出，航天飞机只给出了单天线双航过测高的实例。而干涉法有时套出现相位折叠，必须解开。文中给出了相位解开的参考文献。     

机载双天线InSAR运动补偿误差的影响分析

 干涉SAR运动补偿是实现高精度机载干涉SAR测量的关键。该文针对运动补偿误差对机载双天线干涉SAR测量的影响进行了详细的分析。首先在参考高程无误差和有误差两种情况下对运动补偿残余误差进行建模;随后分析了无测量误差条件下运动补偿残余误差对干涉相位和平面定位精度的影响;接着分析了存在航迹测量误差和基线测量误差条件下运动补偿残余误差的影响;最后,通过仿真和实测数据实验验证了理论推导的正确性。该文的分析结果为机载双天线干涉SAR系统设计和数据处理提供了理论基础。     

基于俯仰维信息的机载气象雷达目标检测

机载气象雷达系统能够在飞行中实现对气象目标的探测。然而,近地气象目标易受到强地杂波干扰,从而导致目标信息的缺失和检测虚警。为了实现地杂波背景中气象目标的准确检测,本文提出了一种基于俯仰通道干涉相位的空域气象目标检测技术。首先利用俯仰双通道系统获取雷达回波数据,经过多视处理后生成干涉相位图,对干涉相位图进行干涉相位补偿后得到待检测的干涉相位数据;然后将干涉相位作为检验统计量,解析高斯杂波背景下地杂波与气象目标的干涉相位统计特性;最后嵌入该统计特性至恒虚警率检测器中,实现气象目标的鲁棒检测。多组仿真与实测数据处理结果表明,相较于其他气象目标检测方法,所提方法具有更高的检测概率和更好的鲁棒性。     

Tree height influence on ERS interferometric phase in boreal forest

The European Remote Sensing 1/2 (ERS-1/2) "tandem" coherence has been shown to provide estimates of stem volume in boreal forest in agreement with in situ data. Tree height estimation from ERS interferometric phase represents a further step in the investigations concerning the retrieval of biophysical parameters using repeat-pass synthetic aperture radar (SAR) interferometry. At two test sites located in Sweden and Finland, sets of respectively nine and eight ERS "tandem" interferograms were available. Images acquired under stable winter weather conditions and during nighttime were found to be less affected by atmospheric artifacts. Reduction of atmospheric artifacts in interferograms was performed with a phase screen estimated over a dense grid of open areas. Nonetheless, at each test site, only a limited set of pairs was useful for tree height investigations. Under stable winter conditions, the interferometric tree height obtained from an inversion of the differential interferometric phase at stand level was found to be much lower than the true tree height. Spread and uncertainty in the interferometric tree height measurements were caused by phase noise and residual atmospheric artifacts. Using the semiempirical interferometric water cloud model (IWCM), the modeled interferometric tree height was generally in reasonable agreement with the measurements, showing the need of a phase term in interferometric modeling of forests. The inversion of the IWCM for tree height retrieval showed the strong effect of phase noise and atmospheric artifacts on the estimates. Hence, tree height retrieval from ERS repeat-pass SAR interferometry seems to have limited forestry applications. The results also indicate under what conditions the forest influence is small on digital elevation models derived from repeat-pass interferometry.     

一种单星方位多通道高分辨率宽测绘带SAR系统通道相位偏差时域估计新方法

方位多通道合成孔径雷达(SAR)可有效抑制多普勒模糊以实现高分辨率宽测绘带(High-Resolution Wide-Swath, HRWS)成像。通道间的幅相误差以及位置测量误差都将影响多普勒模糊抑制性能。通过分析单星方位多通道SAR系统的通道相位误差特性,该文提出一种基于回波数据的通道相位误差时域估计方法。该方法首先利用相邻通道间的回波数据进行干涉处理,其干涉相位包含回波多普勒中心信息以及相邻通道间的相位偏差信息。然后利用循环相消方法消除通道间相位偏差的影响,提取出原始回波的多普勒中心。最后,通过对去除多普勒中心分量后的通道间干涉相位进行积分,即可得到各通道相对于参考通道的相位误差。该文方法不仅可以有效地估计通道间的相对相位偏差,还可对原始回波的多普勒中心进行有效地估计。仿真实验验证了该文算法的有效性。     

地基SAR干涉相位滤波优化方法

地基SAR对边坡进行形变监测过程中,为了获得较高的图像质量和进行相位解缠的需要,往往要对干涉相位进行滤波优化,以提高干涉相位图的信噪比,减少干涉相位图中的残差点,从而有助于更好地进行相位解缠,提高形变监测的精度与可行性。本文针对地基SAR干涉相位图的空变等特性,对地基SAR干涉相位滤波算法进行了研究,着重介绍了四种经典、高效的干涉相位滤波算法,并进行了地基SAR边坡形变监测试验,使用实测干涉数据进行了四种滤波处理,从定量及定性的角度对每种滤波算法进行了比较与评估。最终给出了最优滤波算法,为地基SAR进行干涉相位实时滤波优化及后续数据处理提供了基础。      

飞秒激光啁啾的直观可行检测方法

基于飞秒脉冲相关干涉项含有脉冲的相位和频率信息,测量自相关二次谐波干涉条纹可见的振荡频率为?棕?子及2?棕?子两个谱分量的大小和形状,以及二次干涉自相关函数包络面积的大小和形状,可以得到飞秒激光脉冲啁啾大小的信息。另外,通过对二次干涉自相关(IAC)迹线求一阶导数得到的干涉自相关导数光谱(D?鄄MOSAIC)的峰谷与啁啾正负对应关系,找到了判定啁啾正负的方向因子即正弦函数因子,据此能够判断飞秒激光脉冲啁啾的正负。因此,采用能够满足光学相干探测基本条件的测量系统,利用二阶干涉自相关法可以用来检测飞秒脉冲激光的啁啾特性。     

星载干涉SAR中的基线问题

基线在星载干涉SAR的系统设计和数据处理中起着非常重要的作用.本文比较全面地阐述了空间基线在星载干涉SAR中的作用.特别分析了星载干涉SAR中空间基线对SAR图像相关性、地距分辨率以及干涉SAR数据处理中的距离向平地效应和多视平均处理的影响.讨论了星载干涉SAR空间基线的设计问题,推导了空间最优基线的确定公式.最后进行了计算机仿真,仿真结果表明分析正确.     

Multifrequency InSAR height reconstruction through maximum likelihood estimation of local planes parameters

A technique that is able to reconstruct highly sloped and discontinuous terrain height profiles, starting from multifrequency wrapped phase acquired by interferometric synthetic aperture radar (SAR) systems, is presented. We propose an innovative unwrapping method, based on a maximum likelihood estimation technique, which uses multifrequency independent phase data, obtained by filtering the interferometric SAR raw data pair through nonoverlapping band-pass filters, and approximating the unknown surface by means of local planes. Since the method does not exploit the phase gradient, it assures the uniqueness of the solution, even in the case of highly sloped or piecewise continuous elevation patterns with strong discontinuities.     

基于协方差矩阵特征分解的多通道SAR-GMTI方法及性能分析

该文提出了一种基于协方差矩阵特征分解的多通道运动目标检测和测速定位方法,该方法依据多通道SAR数据协方差矩阵特征分解后小特征值和的幅度变化来检测运动目标。在检测出运动目标后,先利用两幅复图像的干涉相位对目标径向速度进行粗略估计,再通过搜索动目标空域导向矢量的方法对径向速度进行精确估计,克服了干涉相位对杂波和噪声的敏感性。仿真数据和实测数据验证了该方法的有效性。     

Group delay and α-parameter measurement of 1.3 μmsemiconductor traveling-wave optical amplifier using the interferometricmethod

The group delay dispersion and the linewidth broadening factor (α-parameter) are measured for a 1.3-μm semiconductor traveling-wave optical amplifier (TWA) using a newly developed interferometric method. By Fourier transforming an interferometric cross-correlation signal, both the optical phase and the gain are simultaneously obtained in the entire gain bandwidth. The group delay spectrum is evaluated from the frequency derivative of the phase, and by selecting an appropriate interval for the interferometer scan, a refractive index dispersion of ~ 3.2 fs/nm is separated from the dispersion caused by Fabry-Perot resonance. From the phase and gain change with injection current, the α-parameter spectrum is evaluated, and the results indicate a strong dependence on wavelength     

PolInSAR analysis of X-band data over vegetated and urban areas

This paper investigates the polarimetric and polarimetric interferometric synthetic aperture radar (PolInSAR) information contained in the high-resolution X-band data acquired by the RAMSES airborne SAR system over an area around Avignon, France containing bare surfaces, vegetation, and urban areas. The interferometric coherences are computed over natural and urban areas for all possible baseline copolar polarizations. In the complex plane, the obtained regions of coherence corresponding to most vegetation areas display small angular extents, meaning that if penetration occurs in the foliage, it is shallower than the system height accuracy. To quantify the PolInSAR information, an analysis of the interferometric height accuracy is first performed, and the results are compared with those associated with a theoretical and an empirical model. Concerning vegetation, a 6-m height difference is measured between the different polarimetric phase centers over a sparse pine forest, probably due to the presence of holes in the canopy. Crop study reveals also that wheat-type fields present oriented media properties at X-band due to their vertical structure. Over urban areas, in most cases, building height can be accurately obtained by using Pauli polarimetric phase center information.