小波离散点插值处理在综合孔径微波辐射计中的应用

土壤湿度和海水盐度是影响全球气候和水体循环的重要因素,但是对土壤湿度和海水盐度的测量都需要较低的微波测量频率,这时天线孔径和空间分辨率的矛盾就更加突出,而应用综合孔径微波辐射计就是在减小天线孔径和重量的前提下提高空间分辨率的一项新兴的被动微波遥感技术。综合孔径微波辐射计测量的是视场范围内亮温分布对于天线阵中不同基线的干涉天线单元之间的可见度函数分量,根据测得的可见度函数可以反演得到亮温图像。在综合孔径微波辐射计设计中,天线阵列设计和成像反演算法是两项关键技术。提出一种基于小波变换的离散点插值方法,它对二维综合孔径微波辐射计的Fourier成像反演算法进行了修正处理。     

综合孔径微波辐射计的技术发展及其应用展望

介绍了综合孔径微波辐射计成像的基本原理, 回顾了干涉式综合孔径技术在过去十余年间的发展历程, 较详细地介绍并分析了目前世界上已有或在研的综合孔径微波辐射计系统, 其中包括美国的ESTAR 及其2D2STAR , GeoSTAR 计划, 欧空局SMO S 计划上的主载荷MIRAS, 芬兰赫尔辛基技术大学的HUT 22D, 以及中科院空间中心研制的C 波段及X 波段综合孔径微波辐射计等。最后, 对干涉式综合孔径技术的应用前景作了简要介绍与展望。     

基于Simulink的干涉式微波辐射计系统仿真研究

介绍了通过Matlab/Simulink建立干涉式微波辐射计系统仿真模型的方法。针对干涉式微波辐射计的基本构成单元——二元干涉仪,搭建了仿真模型,通过对辐射计随机噪声测量过程的模拟,实现了单通道全功率测量仿真及双通道干涉测量仿真,在时域范围内实现了对系统测量精度、灵敏度指标的定量化分析。     

一种恢复综合孔径微波辐射计展源图像的CLEAN算法

CLEAN算法在处理对象是点源时,即使系统噪声很大,恢复点源图像的效果仍然比较理想,且思想简单、易于实现,因此在综合孔径微波辐射计点源图像的恢复中得到了广泛的应用和发展.但当处理对象是展源时,该算法恢复的辐射计图像存在着条纹现象.借鉴最大熵图像复原算法的约束思想,提出了一种改进的CLEAN算法.仿真结果表明,图像质量得到了进一步改善.     

使用BG 反演算法细分重建微波辐射计图像

针对传统BG 反演算法对微波辐射计图像增强效果有限的不足, 提出了改进BG 反演算法的新方法--细分重建方法, 来进一步提高辐射计图像的空间分辨率。描述了新方法的计算过程, 比较了新的方法与传统的BG 反演方法在处理上的异同, 并使用模拟的数据对这两种方法的性能做了定性的分析和定量的比较, 验证了新方法的有效性。     

本振相位噪声对干涉式综合孔径辐射计性能的影响

从两路接收信号的相关系数方面分析相位噪声对毫米波综合孔径辐射计的影响。利用非线性方法对本振信号的相位噪声建立的模型进行仿真。研究了在相关系数幅度和相位不同的允许误差范围内对本振相位噪声的指标要求。     

综合孔径辐射计可见度采样测量不确定度估计

现有灵敏度指标在描述经过复杂校正之后的综合孔径辐射计的性能时存在困难。考虑到反演亮温分布与可见度采样的线性关系,提出了一种可见度采样测量不确定度估计方法来衡量综合孔径辐射计性能。首先,根据校正流程建立校正参数与可见度采样之间的数学模型;然后,分别对各校正参数的测量不确定度进行估计;最后,基于上述两项工作估计可见度采样的合成测量不确定度。对于综合孔径辐射计校正,有利于选择合理的校正参数并优化校正流程。     

一种一维综合孔径微波辐射计的定标方法

综合孔径微波辐射计是被动微波遥感发展的新方向。综合孔径技术利用了以小口径天线阵列合成大的观测口径的技术，解决了在较低频率时天线物理口径要足够大才能得到期望的空间分辨率的严重缺陷。土壤湿度和海水盐度是影响全球气候和水气循环的重要因素。这些参数一般是在L波段范围观测得到，综合孔径辐射计就是减少天线孔径和重量，并最终可以观测反演出这两个参数的一项新兴技术。综合孔径辐射计不同于全功率辐射计，它测量的是视场亮温分布对于天线阵中不同基线长度的可视度函数分量。它的系统主体是稀疏天线阵和多通道相关接收机。在实际应用中，要得到土壤湿度等参数的反演，较高的系统亮温分辨率以及亮温与测量量之间的准确对应是至关重要的，这即是定标工作要完成的任务。定标直接影响微波辐射图解译和判读的准确度，是实现定量化微波遥感的前提。针对一雏综合孔径辐射计系统，给出了一种定标方案。其中分析了天线阵以及多通道相关接收机部分的定标，由得到的矩阵形式的空间频率响应信息推出了亮温图像的反演公式。     

干涉式微波辐射计成像算法以及天线阵采样方案分析

对旋转扫描干涉式微波辐射计成像算法进行研究,提出了基于伪极网格傅立叶变换的成像算法,利用一维插值以及一维FFT即可实现图像重建,既提高了成像精度,又保证了成像速度。以3种8单元天线排列方案阵为例,利用本文方法和基于线性插值的笛卡儿网格方法分别进行成像模拟,模拟结果验证了本文方法的优越性,同时表明天线阵排列方案对成像结果影响很大,天线阵基线均匀性越好,数量越多,成像质量就越好。直线阵无法实现基线数量与均匀性的统一,而平面阵可以在较好均匀性情况下实现最多的基线数,是天线阵排列的首选方案。     

L波段合成孔径微波辐射计机理及原理性实验

简要介绍了被动微波遥感在低频波段上的应用和孔径合成方法提高空间分辨率的原理,完成了双通道相关干涉辐射计原理样机的设计与研制,对系统的互相关处理功能进行了原理性实验。结果表明,系统将双通道之间的相位差完整地复现出来,解决了孔径合成技术中互相关处理这一关键技术。     

二维综合孔径辐射计中的稀疏天线布局

摘要:介绍了二维综合孔径辐射计的成像原理、反演算法和天线优化布局的基本思想,并用模拟退 火算法对两种类型的天线布局做了优化仿真。其一是针对圆形区域内分时旋转的测量方式,根据两 种不同的设计思想得到了两种不同的天线优化布局结果,并对其进行了试验验证;其二是提出了新 型的非规则随机天线布局的方法,并以T形条带区域的天线优化布局为例,对其进行了优化计算 和成像仿真。     

高空间分辨率、高灵敏度微波辐射计研究

简述了进行高空间分辫率，高灵教度徽波栖射计研究的必要性.根据徽波辐封计天线接收地物徽波福封的特性，讨论了三种提高徽波格封计空间分辫率的新技术:大口径天线技术、合成孔径技术、等效口径技术.为了适应未来星载徽波辐升计新型扫描方式的要求，提出了结构简单、高德定、高灵教度的徽波格封计方案-计算机增益波动自动补偿徽波辐升计。     

机载综合孔径辐射计图像和光学图像融合及评价

微波辐射计图像可以很直观的反映地表亮温,但其分辨率不高且图像地物的几何外形不明显等缺点给研究带来诸多不便。现有一些光学图像与之相比,具有分辨率高,几何外形更清晰等优点。如何有效利用光学图像的信息来研究辐射计图像是一件有意义的课题。采用IHS方法、PCA方法、小波方法对机载综合孔径微波辐射计图像和Landsat ETM+图像进行融合。从对实验结果定量和定性的分析表明小波融合方法更具潜力。融合结果中可以看出在多光谱图像中表达相似的地物,可 以很快的在图像中分辨出来。结果图像基本上保持了辐射计图像的辐射特性,并且融合了光学图像的不同地物的光谱信息,为在辐射计图像上对大区域地物的解译和分析带来方便。     

机载8毫米成像微波辐射计图像预处理

机载8毫米成像微波辐射计以中国海监飞机为平台,是国家863计划课题《航空遥感多传感器集成与应用技术系统》中的重要传感器之一,主要用于海洋溢油与海冰参量监测。微波辐射计图像处理技术为溢油体积、海冰厚度等信息特征的提取提供了依据,解决微波辐射计图像空间分辨率与温度分辨率相互制约问题,提高图像空间分辨率,并保持目标边缘清晰。对机载8毫米成像微波辐射计飞行实验数据的分析以及图像预处理方法作了详细介绍,并且获取到预期的航空遥感图像,对今后进一步的辐射计图像处理打下良好的基础。     

合成孔径辐射计24通道数字相关器设计

针对合成孔径辐射计中存在的相关器单元过于复杂、不易于星载应用的问题,提出了一种新型数字相关系统设计方法。利用新一代大规模可编程门阵列FPGA\|Virtex5和12片高速四通道的模数转换器AD9287实现了24个极化通道在100MHz采样率下的复相关运算,量化精度为8 bit。详细介绍了系统结构、接口电路和软件实现,解决了合成孔径辐射计相关系统体积、功耗和硬件复杂程度过大的问题。     

一种针对Windsat极化辐射计的海面风场反演方法

星载极化微波辐射计(Windsat)是美国于2003年1月6日发射的全球第一颗星载极化微波辐射计卫星,目的是为了验证极化辐射计在卫星上遥感海面风场的能力。针对Windsat在轨运行期间的数据,研究了风场反演的海洋和大气算法,进行了全球海面风场的反演,同时反演出其它地球物理参数。最后利用同步的其它数据对反演结果进行了验证。本文在极化辐射计风场反演方法和算法研究方面做了初步的尝试。