机载视频合成孔径雷达成像技术研究

机载视频合成孔径雷达(ViSAR)工作在太赫兹波段,具有5 Hz以上的无孔径交叠成像帧率。其采用一发四收系统架构,具备合成孔径雷达(SAR)成像、地面动目标检测(GMTI)和干涉合成孔径雷达(InSAR)测高等功能,兼具光学传感器成像速度快以及微波雷达环境与气候适应性好等优势。论文介绍了机载视频合成孔径雷达研究进展,实验表明,其成像分辨率优于0.2 m,合成孔径时间可缩短至0.2 s。利用阴影信息可以对运动目标(如卡车等)进行检测,结合传统的GMTI与InSAR技术,实现对复杂运动目标的成像、跟踪和定位。     

稳健的InSAR动目标检测与测速方法

针对干涉合成孔径雷达(InSAR)构型下动目标检测与测速中存在相位耦合以及地形起伏引起的杂波非平稳问题,提出一种动目标检测方法.首先利用两幅SAR图像的相关性进行图像配准,然后进行去平地相位及高程相位补偿,采用噪声子空间投影法,有效地抑制了起伏杂波,实现了InSAR构型中运动目标的检测,进一步提高了动目标检测性能和测速精度.理论分析和实测数据结果证明了该方法的有效性和实用性.     

Regional landslide forecasting model using interferometric SAR images

Method of obtaining landslide evaluating information by using Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) technique was discussed. More precision landslide surface deformation data extracted from InSAR image need take suitable SAR interferometric data selecting, path tracking, phase unwrapping processes. Then, the DEM model of scope and surface shape of the landslide was built. Combining with geological property of landslide and sliding displacements obtained from InSAR/D-InSAR images, a new landslide forecasting model called equal central angle slice method for those not obviously deformed landslides was put forward. This model breaks the limits of traditional research methods of geology. In this model, the landslide safety factor was calculated by equal central angle slice method, then considering the persistence ratio of the sliding surface based on plastic theory, the minimum safety factor was the phase when plastic area were complete persistence. This new model makes the application of InSAR/D-InSAR technology become more practical in geology hazard research.     

机载双天线干涉SAR图像的自动匹配

主、辅图像的高精度匹配是雷达干涉测量处理中的一个关键步骤.本文介绍了机载双天线干涉SAR图像的一种匹配方法.该方法针对SAR强度图,采用相关系数法进行像元级匹配、最小二乘法进行子像元级匹配、二次多项式模型作为匹配模型,并考虑双向匹配等策略实现了自动、快速、高精度的匹配.实验中,采用中科院电子所机载双天线干涉SAR系统获取的干涉数据进行了匹配,得到了理想的匹配结果.     

双通道太赫兹成像雷达研究

介绍了一种具有双接收通道的太赫兹成像雷达,雷达工作频率为216 GHz,系统设计中,采用直接数字式频率合成器以及频率综合等方式,产生具有800 MHz 带宽的Ku 波段线性调频连续波信号,功分后分别与两个点频信号进行混频,产生36 GHz依400 MHz 的射频信号以及35. 95 GHz依400 MHz 的本振信号,分别驱动太赫兹发射机和接收机。本振信号功分两路,送入两个接收机,接收采用去斜接收体制,从而降低数据率。该雷达采用了6 倍频太赫兹发射模块,最终产生系统带宽为4. 8 GHz,从而获得3 cm 的距离分辨率。文中还重点研究了宽带系统标校,并开展了高分辨逆合成孔径成像实验,为后续太赫兹干涉合成孔径成像雷达研究奠定基础。     

基于条纹匹配的InSAR/INS组合导航方法

现存的组合导航系统存在诸多问题：地形辅助导航系统分辨率较低;GPS/INS导航系统中GPS信号易受干扰;SAR/INS导航系统无法实现三维定位且无法获得平台的姿态信息.针对以上问题本文提出了基于条纹匹配的InSAR/INS组合导航方法：该方法将InSAR系统获得的干涉条纹与DEM生成的干涉条纹进行匹配,得到的定位偏移用以反演平台的位置和姿态信息,最后将反演结果与IMU信息进行组合滤波得到导航输出.该组合导航系统有以下优势：干涉条纹中包含地形信息和平台姿态信息;干涉相位对横滚角敏感,可通过干涉相位高精度反演平台的横滚角;InSAR系统具有较高精度的三维定位能力.本文主要介绍了基于条纹匹配的InSAR/INS组合导航的原理和方法,最后通过仿真和实测数据验证了条纹匹配和观测量反演算法的可行性.     

精确提取InSAR时间去相关分量的方法

提出了一种干涉合成孔径雷达(InSAR,Synthetic Aperture Radar Interferometry)回波信号时间去相关分析的新方法,该方法主要包括三个步骤:采用自适应区域增长算法(IDAN,Intensity-Driven Adaptive Neighborhood)估计所有干涉子集的相干性;利用迭代最小二乘去除估计量偏差;采用相干性分解技术对无偏样本相干性进行分离,获得精确的时间去相关分量.以美国南加州洛杉矶地区的ENVISAT ASAR数据集为例,对新方法和现有方法进行了比较研究.结果表明,新的融合算法能够获得更加可靠、精度更高的时间去相关分量,并具有非阈值和近乎完全的自适应性.本文的研究将有利于改善与时间相干性有关的地球物理参数反演,也有利于地表变化周期性和随时间变化的气候环境实时监测等.     

基于加权相关信号子空间的多频相位融合方法

针对多频干涉合成孔径雷达(InSAR)干涉信号不同频率分量的相位融合问题,提出基于加权相关信号子空间方法(CSSM)的多频相位融合方法。该融合方法采用联合像素模型构建信号模型;对 CSSM构造聚焦矩阵的思想进行改进,通过对各频率分量对应的协方差矩阵进行加权聚焦应对不同频率分量的信噪比差异;并采用联合子空间投影方法估计干涉相位。仿真数据和 SIR-C雷达实际数据验证表明,该方法能够有效改善多频 InSAR的干涉相位估计性能。     

多天线干扰机对抗InSAR双通道干扰对消的研究

干扰机运动能给双通道干扰对消带来困难,但连续运动的干扰机只在一定范围内有较好的干扰效果。旋转干扰机具有运动的重复性,该文分析了旋转运动的干扰机对InSAR双通道干扰对消的影响,针对旋臂过长不易实现的问题,提出用分布式的多干扰发射天线通过分时发射模拟旋转干扰机的方法,仿真结果证明了该方法的有效性。     

毫米波三基线InSAR系统误差校正和信号分析

该文研究了毫米波三基线InSAR系统误差校正问题,给出了系统误差校正方案,以实现三通道信号间的幅相一致性。分析了脉冲压缩处理的效果、通道间的干扰影响、系统相位稳定性、慢时间频谱、幅相一致性程度。给出了三基线干涉测角去模糊的方法以及地面测试实验方案。地面实测数据的处理和分析结果,验证了该文方法的有效性,并检验了该毫米波三基线InSAR的系统性能。