斜视情况下机载顺轨干涉SAR敏感度分析

顺轨干涉合成孔径雷达(ATI-SAR)具有检测慢速运动目标径向速度的能力,其测速精度受各干涉参数精度的影响。敏感度分析是衡量各干涉参数误差对径向速度误差影响程度的一种主要手段。目前关于ATI-SAR的研究主要针对正侧视情况进行,没有考虑斜视角存在的情况。鉴于此,该文首先推导了斜视情况下ATI-SAR测量目标径向速度的表达式,进而得到了斜视情况下目标径向速度关于各干涉参量的敏感度大小。通过机载参数仿真,得到了正侧视及斜视情况下不同测速精度要求对各干涉参数的误差要求,为实际机载系统的误差分析和定标需求提供了定量化参考。     

顺轨干涉SAR浅海地形成像建模及其最优雷达观测参数分析

该文基于浅海海流动力模型、波流交互模型、后向散射模型以及Doppler谱模型对顺轨干涉SAR浅海地形成像进行了建模.利用建立的成像模型,在准1维近似的条件下对不同雷达频率、入射角、顺轨基线长度以及极化方式等参数对顺轨干涉SAR浅海地形成像的影响进行了探讨.在成像延时低于海面去相关时间的前提下,高频率、大入射角以及长顺轨基线条件比较适合于顺轨干涉SAR浅海地形成像;而极化方式对顺轨干涉相位变化的影响不大,如果综合考虑信噪比等因素的影响,VV极化仍是顺轨干涉SAR浅海地形成像的首选极化方式.     

一种面向无参考点的顺轨干涉SAR海面复图像配准方法

顺轨干涉SAR海面复图像通常利用静止陆地参考点进行配准,获得精确有效的海洋流场干涉相位信息。复图像中无参考点时,仅能依据海浪纹理进行配准,受海面随机运动以及低信噪比的影响,配准像素偏移往往会出现像素级误差,并导致干涉相位图质量严重下降。根据大尺度海浪变化周期较长,在干涉成像间隔内可视作静止这一特征,该文提出保留大尺度海浪对应的方位谱分量以提高数据信噪比和相关性,进而提高配准精度的方法,并选用海面实际方位分辨率作为大尺度海浪方位谱选取范围的约束条件。通过机载顺轨干涉SAR实验数据证明,所提方法可有效提高无参考点海面复图像的配准精度。     

主星带编队小卫星顺轨干涉GMTI及性能分析

该文针对主星带编队小卫星雷达系统,讨论了基于修正的顺轨干涉(ATI)原理进行地面动目标检测方法及其性能。利用小面单元模型仿真了一幅带动目标的地面起伏场景图像,验证了该方法的有效性。综合盲速、最小可检测速度、测速误差等指标,给出了适合执行ATI功能的编队构形部分参数,可为编队小卫星GMTI相对绕飞轨道设计提供一定指导。最后,对CartWheel和Pendulum两种典型系统构形进行了GMTI性能仿真分析。     

机载差分干涉SAR 双轨法和三轨法的误差比较分析

机载差分干涉SAR 是一种极具潜力的地表形变监测技术,该文对该技术中经常使用的双轨法和三轨法两种工作模式的误差进行了比较分析。分析过程中根据互相独立的原则对各种误差进行分解和归类,并且考虑了运动误差与其它误差因素之间的耦合关系,在此基础上推导出两种工作模式下形变测量误差的解析表达式。结果表明:当运动误差幅度较小的时候,三轨法可以降低对外部地形数据的要求,相对于双轨法,它的优势非常显著;当运动误差幅度较大的时候,三轨法需要使用高精度的地形数据,它相对于双轨法的优势就不再明显。      

机载顺轨干涉合成孔径雷达定标中地面控制点的布设策略研究

机载顺轨干涉合成孔径雷达(ATI-SAR)估计运动目标径向速度的精度受干涉相位误差、基线分量误差等影响,因此为了得到较高的测速精度必须对ATI-SAR的系统参数进行定标处理。基于敏感度方程的定标方法是干涉SAR定标中的常用方法,但是其性能受敏感度矩阵条件数的影响,地面控制点(GCP)或角反射器的布设方式决定了敏感度矩阵的条件数大小。该文通过分析给出机载ATI-SAR系统定标中GCP的布设策略,包括静止GCP的布设方式及运动GCP的数量、布设位置、运动速度大小和方向的设置原则,并通过仿真手段对上述布设策略进行了验证。     

IMU/GPS 测量误差对斜视条件下机载重轨干涉SAR 系统性能的影响分析

在基于测量数据的机载重轨干涉SAR 运动补偿中,IMU/GPS 测量误差和地物目标定位误差会引入残余运动误差,进而对SAR 成像及干涉测量产生影响。该文针对上述两类误差,在斜视条件下建立了残余运动误差数学模型,并进一步分析了两类误差对残余运动误差的影响,在残余运动误差分析的基础上重点讨论了不同形式的IMU/GPS 测量误差对干涉SAR 图像质量、干涉相位、DEM 精度的影响。该文通过理论和仿真分析定量研究了残余运动误差对机载重轨干涉SAR 系统的性能影响,为机载重轨干涉SAR 系统设计和信号处理提供了参考依据。      

全极化沿航虚拟多基线干涉SAR动目标检测性能分析

提出利用全极化雷达交替发射同时接收方式的虚拟基线,结合实际存在的基线,组合出三条新的虚拟基线,文中详细阐述了三条虚拟基线的物理意义,并分析这三条虚拟基线在提高动目标检测性能方面的潜能.与传统的单基线干涉SAR系统相比,基于全极化干涉SAR系统产生的虚拟基线,可以获得更优的最小可检测速度、最大不模糊可测速度,更广的测速范围,而且还具有速度解模糊能力.仿真结果验证了上述结论的正确性.     

An Error Prediction Framework for Interferometric SAR Data

Three of the major error sources in interferometric synthetic aperture radar measurements of terrain elevation and displacement are baseline errors, atmospheric path length errors, and phase unwrapping errors. In many processing schemes, these errors are calibrated out by using ground control points (GCPs) (or an external digital elevation model). In this paper, a simple framework for the prediction of error standard deviation is outlined and investigated. Inputs are GCP position, a priori GCP accuracy, baseline calibration method along with a closed-form model for the covariance of atmospheric path length disturbances, and a model for phase unwrapping errors. The procedure can be implemented as a stand-alone add-on to standard interferometric processors. It is validated by using a set of single-frame interferograms acquired over Rome, Italy, and a double difference data set over Flevoland, The Netherlands.     

SAR反演邻近岸海面风场方法

该文对SAR反演邻近岸海面风场的有关问题进行了深入研究。首先提出了邻近岸海面风向估计方法,在最小距离准则下利用邻近海域的风向估计所需的邻近岸海面风向。然后给出了使用ENVISAT/ASAR的IM成像模式PRI数据反演邻近岸海面风速的方法,比较了地球物理模型函数(Geophysical Model Function, GMF)模型性能,提出了海面风速分段反演算法。它们组成了完整的SAR反演邻近岸海面风场方法。通过实验、比较,验证了上述方法的有效性和合理性。     

近天底干涉SAR动态海面高程测量误差分析

采用近天底的宽刈幅干涉高度计是近年来新发展的海面高程测量技术,与陆地高程测量不同,海浪一直处于随机运动之中,其动态特性会在合成孔径雷达(SAR)成像和干涉处理中引入显著误差。对于厘米级的干涉测量精度要求来说,该误差是主要误差源之一。该文研究了由海面特性引起的高程误差机理及其对于近天底干涉SAR测高精度的影响,建立了运动误差理论模型,同时考虑了电磁偏差与叠掩偏差影响。基于不同SAR工作体制,在不同海况下进行了理论近似仿真,并进行了干涉SAR全链路仿真,全链路仿真结果能够与理论仿真较好地吻合,验证了误差模型的正确。结果显示由海浪引起的误差随着多普勒中心频率近似呈线性变化,且与目标散射加权径向速度成正比。误差不仅与海浪特性相关,还与雷达系统参数相关,这能为未来系统设计、误差预算和海面高程处理提供参考。

     

利用星载ERS-2 SAR进行长江口海面风场反演研究

基于SAR图像反演原理,提出一种后向散射系数反演海面风场的新方法,以相关长度确定风向,再利用随机粗糙海面理论模型反演风速.并以ERS-2 SAR为数据源,以长江口海区为研究区,获取了海面风场，反演结果和浮标测量风场对比,相符得很好,证明了该方法的可行性。     

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。     

An Area Weighted Surface Sampling Method for 3D Model Retrieval

3D model feature extraction is a key step for geometric content based 3D model retrieval. A 3D model is usually expressed by patches and it has large amount of data. Pseudo-random sequential Monte Carlo surface sampling method is used to sample 3D model data. It has strong randomness. The sampling results are not uniform, which worsen the efficiency and precision of feature extraction. An area weighted surface sampling method for 3D Models is proposed. The larger area patches get the higher probability of sampling. The sampling points are evenly distributed in sampling space, which represent more accurate 3D model features. Experiments show that the proposed method needs less computing resources. Even when there are less sampling points, it can still keep high calculation accuracy and stability.