环视SAR几何失真校正误差分析及补偿技术研究

环视合成孔径雷达(circular-scan SAR)主要用于在导弹精确末制导中进行景象匹配,成像几何精度对最终的目标定位至关重要。由于GPS/IMU测量误差的存在,使得环视SAR在采用基于GPS/IMU的成像几何失真校正方法进行校正后图像仍存在一定的失真。该文分析了环扫天线扫描角度误差和天线相位中心(APC)位置测量误差对成像几何失真校正的影响,并针对环视SAR的特点提出了有效的基于数据的运动参数估计方法。实测数据处理结果验证了分析的正确性及补偿方案的可行性。     

宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案研究

环视扫描合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）可以实现广域观测,但测绘带宽受到最小天线面积的限制,对此提出了一种宽测绘带星载环视扫描SAR成像方案。该方案引入了ScanSAR的波束扫描思想,在雷达天线作圆锥扫描的同时,由近及远地对多个距离子带进行分时扫描。给出了天线在这种扫描方式下的驻留时间分配准则,分析了成像参数间的依赖关系。基于子孔径成像、几何失真校正和图像拼接的一系列成像算法对该宽测绘带方案进行了点目标和面目标仿真实验,结果表明在保证成像质量的前提下,测绘带宽能得到显著的增加。     

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

该文主要讨论了弹载侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正及其误差分析问题。由于要求成像的过程中,弹体的高度在不断减小,SAR图像存在严重的几何失真,该文根据成像过程中的几何关系,说明了采用子孔径RD算法获得的SAR图像几何失真的校正方法,着重对校正后图像的几何失真误差进行了分析,通过成像处理仿真试验验证了几何校正方法以及误差分析的正确性。     

基于信号的环视SAR 成像参数估计方法

环视合成孔径雷达(SAR)是一种新的雷达成像模式,其成像结果的图像质量与成像参数的精度密切相关,特别是雷达平台实际运动速度的不精确测量会严重影响图像质量。该文针对环视SAR 成像模式的特点,提出了一种基于雷达回波信号的平台运动速度和天线扫描角度估计方法。该方法借鉴了多波束多普勒导航技术的基本思想,建立了新的数学模型和方程组表达式,并在实际处理中以最小二乘为准则实现了参数搜索和最佳逼近。仿真数据处理的结果表明,该方法能准确地实现上述参数估计,从而显著提高了环视SAR 系统输出图像的质量。      

基于误差控制的SAR投影失真快速校正算法

随着合成孔径雷达(SAR)技术的发展和广泛应用,为了更准确反映场景信息,几何校正成为SAR图像处理过程中的重要内容.文中根据机载SAR成像机理,分析了引起机载SAR图像几何投影失真的原因,并估算出其失真量,针对传统的非线性校正方法,提出了一种快速高效的基于误差控制的动态分段线性校正算法.该算法在保证SAR图像校正质量的前提下,通过控制SAR图像校正误差,用线性处理取代了非线性逐点运算,使得校正算法的计算复杂度大大降低.文中还从理论上推导出最佳的分段校正长度计算方法,可校正过程中动态调整分段长度,保证校正质量和运算效率.最后通过仿真试验验证了该文法的有效性和实用性.     

前斜视SAR成像几何形变校正方法研究

针对弹载合成孔径雷达(SAR)成像存在运动参数抖动的问题,分析了不规则运动造成图像几何失真的机理,提出了一种基于多项式逼近的弹载SAR线性调频(LFM)信号前斜视成像几何形变校正方法。挂飞试验证明,该方法能从雷达回波数据中准确消除几何形变,提高成像质量。     

双振镜扫描几何失真的硬件校正

通过分析双振镜-2维扫描光学系统的成像原理,导出此扫描系统几何失真公式。根据失真公式设计电子线路,对失真进行校正,从而获得校正后的完善图形。这一校正技术在激光标记系统中得到应用。     

弹载SAR宽域成像的扫描参数设计

针对弹载条带合成孔径雷达(SAR)在末制导阶段由于波束覆盖范围窄和成像时间短,不易获得所要求的大面积图像的问题,提出了一种新的波束扫描方案,并根据导弹在末制导阶段的飞行特点,结合子孔径处理方法,对波束扫描参数进行了理论分析和设计.仿真结果表明,与条带SAR相比,该扫描SAR能有效地在较短的数据录取时间内获得大面积的SAR图像.     

机载SAR斜视区域成像研究

本文研究机载合成孔径雷达（SAR）斜视区域成像,提出在一维距离像上对地面像素逐个进行距离对准和相位补偿的运动补偿方法.该方法在完成斜地校正的同时,还能有效地改善方位聚焦并减小几何失真.用上述运动补偿方法和线性R-D成像算法,某型机载SAR在试飞实验中成功实现了斜视区域成像.     

机载SAR斜视区域成橡研究

本文研究机载合成孔径雷达（SAR）斜视区域成像，提出在一维距离上对地面像素逐个进行距离对准和相位补偿的运动补偿方法。该方法在完成斜地校正的同时，还能有效地改善方位聚焦并减小几何失真。用上述运动补偿方法和线性R-D成像算法，某型机载SAR在试飞实验中成功实现了斜视区域成像。     

一种基于子孔径处理的双侧TOPSAR成像信号处理算法

TOPS-SAR通过波束快速扫描可以极大地提高SAR的测绘效率,然而传统TOPS-SAR模式波束只在雷达一侧扫描,为了进一步提高SAR的测绘效率,本文提出了一种改进的TOPS模式,即双侧TOPS-SAR模式。在该模式下,雷达左右两侧分时快速扫描,可以克服传统扫描模式只能一侧成像的缺陷。针对该新模式,提出了一种基于子孔径的成像处理方法,该方法通过子孔径成像并进行图像拼接,实现天线波束扫描与成像同时进行。仿真和实测数据处理结果验证了该算法的有效性。      

基于空变多项式的高精度重构模型

针对由于合成孔径雷达(SAR)图像几何失真的空变性,传统的多项式模型与距离多普勒模型精度不高的问题,文中提出了结合距离多普勒模型和空变的多项式模型的少量控制点精确重构模型。该模型从距离多普勒方程出发,通过优化地面控制点的方位向分布建立空变的多项式模型,实现SAR图像的高精度重构。实验数据表明:在少量控制点情况下,文中的重构模型精度高于传统的距离多普勒模型和多项式模型。     

FPGA在SAR实时运动补偿系统中的应用

机载SAR要获得高分辨率的图像,必须保证天线波束的指向恒定.提出了一种基于FPGA与二维电扫相控阵天线实现SAR实时运动补偿的方案,并结合FPGA的特点采用了CORDIC算法做为超越函数处理模块.通过实时控制相控阵天线,实现了载机在姿态发生变化时依然保证波束稳定地指向测绘带中心,从而得到高分辨率的图像.     

Ground-based radar interferometry for landslides monitoring: atmospheric and instrumental decorrelation sources on experimental data

The application of ground-based radar interferometry for landslide monitoring is analyzed: a case study based on an experimental campaign carried out in Italy during 2002 is discussed. Interferometric data obtained from coherent synthetic aperture radar (SAR) images acquired by means of C-band ground-based equipment are analyzed. The campaign was aimed at retrieving potential terrain movements of a small landslide observed hundreds of meters away. Critical aspects related to spatial and temporal decorrelation are discussed: the use of optical photogrammetry as a technique for evaluating mechanical stability and correcting geometric distortion is presented. Results also confirmed that the application of ground-based radar interferometry can be attractive and effective if the acquired SAR images maintain an adequate coherence on different dates.     

多极化低频UWB SAR图像的失真补偿

多极化、低频、超宽带合成孔径雷达（UWB SAR）可以获得目标的多极化散射特性,并具有一定的叶簇穿透能力,是未来雷达技术发展的一个重要方向.为了获得较高的方位向分辨率,该系统通常具有较大的方位向处理角,因此天线方向图沿方位向的变化不能忽略.该系统的超宽带特性使得天线方向图随频率的变化也不能忽略.本文假定天线方向图完全已知,提出了多极化低频UWB SAR的系统模型,并在图像的变换域上实现对天线方向图的补偿.最后利用计算机仿真验证了该方法的有效性.     

俯冲弹道前斜视SAR图像几何校正算法研究

弹载合成孔径雷达(SAR)的成像结果受飞行轨迹的影响,会出现严重的几何失真问题。文中首先根据导弹俯冲运动特点,使用高阶逼近模型建立了SAR的回波模型;然后分析俯冲弹道前斜视SAR的几何关系,利用矢量表达式建立了目标坐标与图像坐标的关系,提出了一种适用于俯冲弹道前斜视SAR图像的几何校正算法;最后通过仿真实验验证了该算法的有效性。     

Removal of terrain effects from SAR satellite imagery of Arctictundra

Synthetic aperture radar (SAR) images of the Earth's terrestrial surface contain geometric and radiometric image effects which are caused by varying terrain elevation and slope. The radiometric effects tend to mask signal variations caused by other physical variables such as soil moisture and surface vegetation type, which are known to influence SAR backscatter signals. As a result, raw SAR images are of limited use in classifying surface vegetation type or quantifying the spatial distribution of soil moisture in regions of terrain relief, The authors present a technique for removing radiometric terrain effects from SAR images. Image correction was carried out in two steps. First, an existing modeling package was used in combination with digital elevation data in order to map the raw image pixels onto a geodetic coordinate system, thereby removing the geometric portion of the image distortion. Radiometric effects were then removed with the aid of a backscatter model which treats the reflected radiation as a combination of diffuse-Lambertian and specular components. Parameters in the backscatter model were determined by comparing two C-band SAR images of a test area in a region of Arctic tundra which were taken from ascending and descending orbit tracks of the ERS-1 satellite. The ascending and descending images displayed reductions in pixel value variance of 30% and 13%, respectively, after processing. Direct comparison of the two test area images reveals a dramatic improvement in image similarity after processing     

星载SAR相控阵天线展开误差的模糊性能分析

根据星载SAR天线的特点建立了天线展开误差模型,定义了展开不平直度指标,基于成对回波理论推导了存在展开误差条件下天线方向图函数的表达式,推出单频天线展开误差分量与方位模糊度之间统计关系,给出了天线展开误差影响方位模糊度指标的上界.大量的计算机仿真验证了本文分析方法的正确性.     

基于波束优化赋形方法的斜视星载SAR模糊抑制研究

距离模糊和方位模糊会严重影响星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）的成像质量。现有的利用天线波束赋形来抑制模糊的方法在雷达正侧视成像时取得了优异的效果,但并不适用于雷达斜视的情况。针对这一问题,提出了一种基于平面阵列天线波束赋形的星载SAR二维模糊（距离和方位模糊）抑制方法。使用距离-方位模糊综合的模糊比（Ambiguity to Signal Ratio,ASR）指标来替代距离模糊比及方位模糊比,结合对不同斜视情形下天线波束变化的分析,充分考虑包含镜像模糊区在内的所有模糊区,建立了模糊比-天线权重优化模型。以模糊能量为目标函数、天线方向图掩模作为约束确立二次锥（Quadratic Cone Programming,QCP）优化问题,求解得到阵元幅度相位分布。仿真结果表明,所提方法可以通过调节模糊区对应的旁瓣幅值,灵活地抑制SAR斜视成像的距离和方位模糊,进而提高星载SAR的成像质量。