基于三维重建模型的机载双天线干涉SAR外定标方法及实现

采用三维重建模型,研究了机载双天线干涉SAR系统的外定标问题。算法采用基于敏感度方程的方法,通过对干涉成像方程各参数求导,得到基于敏感度方程的误差模型,在此基础上,依据若干地面控制点的精确数据,求解干涉参数偏差。通过迭代求解,得到定标后的干涉参数,并生成精确的数字高程模型。利用我国自主设计、研制的机载干涉SAR系统获得的数据,进行了外定标处理实验,验证了方法的有效性。     

大区域稀疏控制条件下的多条带InSAR数据的联合定标研究

利用干涉SAR的DEM做大区域测图应用中,针对干涉SAR多条带拼接时出现的重叠区高程不一致问题,首次提出了利用条带间重叠区连接点进行多条带联合定标方案,减少了地面控制点的数量需求,降低了野外采集地面控制点的工作量,解决了多条带干涉SAR数据的高程不一致问题,突破了干涉SAR技术用于大区域测图的瓶颈。同时为了解决大区域多普勒中心频率的漂移问题,提出利用控制点估计多普勒中心频率线性漂移的方法。利用中国科学院电子学研究所自主设计、研制的机载干涉SAR系统数据,进行了定标处理实验,验证了方法的正确性和有效性。     

基于区域网平差的机载InSAR定标方法中控制点的选取策略及误差传递关系分析

高精度的高程测量需要通过干涉定标来对InSAR系统干涉参量误差进行校正,为了降低系统随机误差对定标精度的影响,一般选取GCP控制点时,基于敏感度矩阵条件数最小原则要求GCP控制点尽量沿整个测绘带均匀分布,但在复杂地形区域,由于野外布放GCP控制点难度较大,有时很难满足应用条件,因而针对基于区域网平差理论的稀疏控制点下InSAR定标方法中控制点的选取策略及误差传递关系进行分析。结果表明：选取GCP控制点时,如果不能满足整个测绘带内沿距离向均匀分布的条件,在满足尽量沿距离向分散的同时,GCP控制点位置沿距离向靠近远距端分布是一种较好的GCP布设方法。另外,基于区域网平差理论的多条带联合定标处理时,传递顺序应该由远距端向近距端依次进行。最后,对丘陵区域3条带仿真数据进行定标处理,通过对不同选取策略下各条带的定标结果以及不同传递顺序下3条带联合定标结果进行比较,验证了稀疏控制点下InSAR定标方法中控制点选取策略及误差传递关系分析的有效性及合理性。     

一种基于正弦模型的干涉SAR射频干扰抑制算法

P波段电磁波谱与多种通信、无线电频带混叠,这些应用会对P波段干涉合成孔径雷达（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）产生射频干扰（Radio Frequency Interference,RFI）。针对P波段InSAR系统射频干扰抑制问题,提出相位保持的抑制算法,算法基于正弦参数模型,采用阈值检测、迭代相参的处理技术,在抑制射频干扰对图像聚焦质量影响的同时保持回波数据的相位信息,该方法尤其适用于P波段InSAR系统。通过对仿真的机载干涉SAR数据进行处理,对比验证了算法的高效性。
     

基于信号子空间估计的多基线InSAR干涉相位图滤波方法

多基线干涉合成孔径雷达（Interferometic synthetic aperture radar,InSAR）利用长短基线之间的关系,能够获得优于单基线InSAR的高程测量结果。本文针对多基线InSAR的数据特点,提出了基于信号子空间估计的多基线InSAR干涉相位图滤波方法。该方法将不同长度基线下所获得干涉相位图中同一像素单元信号作为一个训练样本,通过信号子空间的估计完成多基线InSAR干涉相位图滤波。仿真实验结果表明,本文方法可以在运算时间相当的情况下,获得优于回转均值滤波算法和回转中值滤波算法的滤波性能,是一种可满足实时处理要求的有效的多基线InSAR干涉相位图滤波方法。     

基于相位相关法的SAR图像配准

图像配准是INSAR技术中关键的一环.可见光图像配准中的相位相关法,因为对噪声具有很高的稳健性,使用相当普遍.针对SAR图像特点,在相位相关法原有基础上,提出几点改进.特别是边缘模糊方面,从信号处理原理角度进行了深入的分析,并且在MATLAB环境下仿真得到验证.通过在原有相位相关法的基础上的几处改进,配准的速度和精度有很大提高,满足了INSAR对两幅SAR图象配准的精度要求,为INSAR下步的相位解缠提供了很好的基础.实验证明了该方法的有效性,可以作为INSAR中关键的一步.     

基于干涉图的D-SAR地面慢动目标检测算法

由于应用干涉图对地面慢动目标进行检测时表现出巨大的潜力,因此备受国内外SAR-GMTI研究者们的青睐.在分析和对比了各种基于干涉图的双通道SAR(D-SAR)图像域地面慢动目标检测算法的基础上,首先,对现有算法进行了归纳分类;然后,分析比较了每类算法的基本原理,并阐明了他们各自的优缺点;进而结合实验验证,分别从检测率和虚警率、稳健性、可检测速度范围以及抗干扰性等方面做了进一步的对比分析,并全面总结了现有算法的检测性能;最后,结合现有算法存在的不足,指出了下一步的研究方向.     

一种基于干涉成像几何的水体类地表干涉处理方法

干涉合成孔径雷达在地形高程测绘方面有其独特的优点。工程应用中,场景中的水体类地表由于后向散射系数极小,相干性差,导致相位信息的噪声大,最终严重影响反演DEM的质量,以及由此得到的雷达正射影像的质量。提出了一种基于干涉成像几何的水体类地表在相位域进行干涉处理的方法,恢复场景中水体区真实相位,以得到高质量的DEM。通过对实测的机载干涉SAR数据进行处理,取得了很好的效果,验证了算法的有效性。     

基于DEM的SAR影像直接与间接正射校正方法比较

对基于DEM的SAR影像直接校正与间接校正方法的原理、步骤、校正效果与适用性进行了比较,并利用正射校正过的高精度光学卫星影像作为基准影像,对两种方法的校正精度进行验证与比较。分析表明,两种方法所采用的校正模型相同,但出发点不同,校正步骤与复杂度也不同,最终校正效果也不一样,但精度没有差很多,都能满足常规SAR正射校正精度需求,在实际应用中需要根据实际情况选择合适的方法。     

基于运动误差的机载SAR回波模拟方法

对存在轨迹运动误差的机载合成孔径雷达(SAR)回波信号进行了频域分析,指出在存在运动误差的情况下,传统的二雏频域模拟方法不能直接使用.为了有效地模拟SAR回波,本文给出了一种适合机载SAR系统的回波模拟方法.该方法首先在时域计算理想轨迹下的SAR系统传递函数,然后在方位向频域加入运动误差并与场景后向散射系数相秉,最后在距离向时城进行积分得到二维回波信号.该方法的约束条件对于机载SAR系统比较合理,而且计算效率远高于时域模拟方法,可以进行分布场景的模拟.仿真结果证明了谊方法的有效性.     

基于机载InSAR生成DEM技术研究试验

本文描述了机载双天线合成孔径雷达干涉测量数据生成数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)技术,针对机载双天线InSAR数据自动生成DEM的数据处理流程进行试验,主要包括:复图像配准、干涉条纹图滤波、相位解缠、相高转换。本文基于VC++开发了机载InSAR干涉处理原型系统,利用分辨率为2m×2m的机载双天线X波段InSAR数据进行了干涉处理实验,并将生成的DEM和实测的控制点数据进行了对比分析。试验结果证明基于机载双天线InSAR数据生成DEM技术可满足1:50000的精度要求。     

一种机载双通道SAR/GMTI自适应-通道均衡方法的研究

基于DPCA的机载SAR/GMTI系统中，通道幅相误差导致DPCA条件不满足，系统性能下降。在深入分析基于DPCA的双通道SAR/GMTI信号模型的基础上，给出了一种自适应通道均衡方法，给出了通道均衡的流程，分析了该均衡方法的性能。该方法使通道幅相特性在最小二乘意义下准确匹配，取消了系统对DPCA条件的严格要求。该均衡方法不需要天线参数平台运动参数等先验知识。     

基于校准靶的C形臂相机模型自动校准方法

根据校准靶标志点影像的特点,提出一种自动的离线C形臂相机模型校准方法。应用聚类算法实现标志点信息的自动识别,通过行列索引表简化标志点网格姿态的识别,自动建立标志点在影像坐标系和空间坐标系下坐标的对应关系,经几何变形校正后,实现C形臂相机的校准。实验数据证明,该方法具有良好的鲁棒性,误差小于1 mm,可应用于基于术中C形臂X线影像的手术导航系统。     

快速区域互相关InSAR图像配准方法

在分析复图像干涉相位对快速互相关算法配准精度影响的基础上,提出了一种快速区域互相关InSAR图像配准方法。该方法对图像的幅度谱进行区域相关操作,获得干涉相位空间角频率的粗估计,并对主图像进行干涉相位补偿。该算法通过上述步骤消除干涉相位变化对算法的影响实现了高精度配准。在仿真实验和实测实验中,通过与传统的快速区域互相关算法及最大频谱法进行对比,验证了本文算法的稳健性与有效性。     

一种扩展小孔成像模型的鱼眼相机矫正与标定方法

鱼眼相机由于其超宽的视场范围（Field of view,FOV）（可以达到180°以上）,得到越来越广泛的应用. 常规的基于小孔成像模型的相机矫正与标定算法在超宽视场的鱼眼成像系统中已经不太适用,为了兼顾小孔模型的特点,本文提出了一种扩展小孔成像模型的鱼眼相机矫正与标定方法. 此方法是对小孔成像模型的进一步拓展,不仅具备小孔模型实现简单、适合人眼视觉效果以及相机标定方便等优点,同时将小孔成像模型适用的视场范围扩展到超宽视场领域. 其基本思路是：在利用小孔成像模型对鱼眼相机90°左右视场范围进行矫正与标定的基础上,使用非等间距的点阵模板,并结合直线拟合以及自然邻点插值算法,扩展小孔模型适用的视场范围. 本文使用鱼眼相机从不同的角度拍摄多幅模板图,完成鱼眼相机的矫正与标定. 通过求取的小孔成像模型参数实现相机的标定;对鱼眼相机拍摄的实际场景图进行畸变矫正测试,结果表明此方法能够很好地矫正鱼眼相机存在的畸变,得到符合人眼视觉效果的矫正图;单幅矫正图视场范围达到130°,结合不同角度拍摄的多幅模板图,可把矫正的视场范围扩展到180°.     

基于VxWorks的一种机载SAR中央控制软件设计

组建了一种基于嵌入式实时操作系统VxWorks平台机载SAR中央控制软件,实现电源管理,接收机运行,波束调度控制,完成雷达全机及配套设备的控制和检测功能,并实现全机时序控制.雷达中央控制软件驻留在中央处理计算机上,实现与载机任务控制系统的通讯,实现雷达的遥控/程控开关机,实现雷达内外的任务调度,产生全机的时序信号,导航和工作参数的打包,实现全机工作状态的检测,并形成故障维护清单.     

基于斜距测量误差改正的机载SAR间接定位方法研究

基于POS/PPP技术,针对机载SAR存在斜距测量误差和航迹不稳定的特点,提出了一种利用少量控制点修正斜距测量误差的间接定位算法。同时,采用阎良测区2.5m分辨率的机载雷达P波段影像、4个控制点和分辨率为25m的光学DEM数据进行正射纠正实验,DOM的平面定位精度达到10.7m,验证了此方法的可行性。     

一种基于相关邻域模型的SAR图像迭代滤波方法

提出一种基于相关邻域模型的SAR图像迭代滤波方法。该方法引入相关邻域模型描述图像的局部特性。首先建立一系列反映方向信息的模板，每一个模板代表一种邻域结构。在SAR图像的统计性质基础上。对于每个邻域结构，利用Bayes方法。根据图像的观测值，获得强度期望值的最大后验概率(MAP)估计。运用模拟退火算法，根据每个结构的概率，随机选取一个邻域结构作为最适合结构，它所对应的估计值作为期望强度的估计。温度逐步趋向于O，该算法可以获得估计的全局最优解。     

基于北斗系统的船载USB轴系参数标校方法

在目前跟踪精轨目标进行直接标校电轴参数方法的基础上,充分利用北斗卫星资源较多、分布均匀和包含有不同轨道周期卫星的特点,通过合理设计USB跟踪北斗卫星方案提高了USB轴系参数标校的效率。通过试验验证,该方案能够有效克服目前USB轴系参数标校受天气影响、跟踪低轨道标校星受时间限制等不利条件的影响,实现USB轴系参数的快速标校,标校结果能够满足USB测角指标的要求。