地基SAR基坑微形变监测方法研究

地基SAR作为一种新型地面遥感技术,因其高精度、全天候、设站灵活、实时连续观测等特点,在微形变监测领域具有广泛的应用前景。在深入研究了地基SAR微形变监测关键技术问题的基础上,结合基坑监测特点,采用加权圆周中值滤波去噪,提高干涉图信噪比,削弱噪声引起的相位差;提出了基于PSC网的气象改正,减小气象扰动影响,削弱大气相位差。并将改进方法应用到基坑监测实验。实验结果表明,通过加权圆周中值滤波和PSC网的气象改正有效地削弱地基SAR基坑监测中噪声和大气引起的相位变化,实现了亚毫米级的监测精度。为验证地基SAR监测的准确性,利用高精度全站仪进行了同步观测,监测结果表明二者高度一致,进一步说明了地基SAR技术用于基坑微形变监测的可靠性和可行性。     

GBSAR系统的发展及其形变监测应用

详细叙述了主要的地基合成孔径雷达(GBSAR)系统,总结了其发展过程,归纳了各系统的特点和关键参数,分析了GBSAR系统的形变监测应用的优势和限制条件,也对GBSAR系统的斜坡、结构体、冰川和雪主要3类监测应用的研究现状进行了概括,得出了GBSAR系统在这3类形变监测应用上的优点和需改善的方面。     

高分辨SAR运动误差分析

分析了高分辨合成孔径雷达（SAR）成像中存在的运动误差,并从理论上分析了位置误差和角度误差对脉冲压缩的影响,理论分析表明运动误差对方位向相位造成的影响是主要的。在位置误差分析的基础上讨论了近似运动补偿产生的残余相位误差。然后在理论分析的基础上,对近似补偿产生的残余误差进行了仿真,验证了运动补偿的难点在于如何提高运动参数的精度以补偿方位向的相位误差。     

SAR图像辐射校准模型与误差分析

合成孔径雷达(SAR)图像辐射校准是关乎图像有效性的重要问题.一个合理的校准模型是SAR图像辐射校准的前提.文中首先根据SAR的基本工作原理,推导出了SAR图像单元的灰度值IV和与其对应的地面单元的后向散射系数σ0之间的定量关系,并以此作为SAR图像辐射校准的模型.接下来,对模型的误差进行了分析.最后,对该校准模型的有效性进行了仿真分析,仿真结果表明该模型是合理的、有效的.     

地基SAR差分干涉测量大气扰动误差校正

在地基SAR(GB-SAR)差分干涉测量中,大气扰动影响是其测量精度误差的重要来源。提出了一种基于角反射器的地基SAR差分干涉测量大气扰动误差校正方法;该方法利用角反射器作为稳定控制点,根据其干涉相位的变化情况来分析观测区域大气扰动影响,从而实现对其扰动误差的校正。为了检验该校正方法的实用性,进行了三面角反射器外场形变测量中大气扰动误差校正实验,并将其校正结果与基于气象参数补偿法的校正结果进行了对比。结果表明,该校正方法具有很好的可靠性和精确性。     

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．     

CRInSAR和PSInSAR技术在地表形变监测中的应用

基于人工角反射器和永久散射体的InSAR技术对于监测地面形变的效果理想,能够检测到3~5个毫米级量级的地表形变运动,可弥补静力水准测量、GNSS监测在地表形变监测的不足。文章描述了位于涿州园区的CR的设计、安装方法,并结合该CR和距离园区5 km内的PS形变数据进行了分析,验证了角反射器InSAR技术在地表形变监测领域的可行性。     

高分辨率多极化SAR图像目标分类误差分析

讨论了多极化SAR系统的极化误差及其对多极化SAR图像极化匹配目标分类性能的影响，并给出了计算结果。分析表明，多极化SAR系统的极化通道幅度不平衡误差对目标极化匹配结果的影响最大，交叉极化干扰项对此也有较大的影响。     

典型区域气候下的D-InSAR大气形变误差分析

利用单站全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)精密单点定位原理(Precise Point Positioning, PPP)解算天顶方向的对流层大气天顶延迟, 并对其一天内的变化进行统计平均, 结合经典的Kolmogorov-Obukhov“2/3”扰动理论和随机场理论, 基于对流层天顶延迟与大气折射率的时变相关性获得大气结构常数的平方C_n2, 通过计算我国北京、上海、昆明、乌鲁木齐四个典型区域在不同时间的C_n2, 评估各区域大气环境的湍流特性对不同基线长度的合成孔径雷达差分干涉(Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar, D-InSAR)系统形变误差的影响.计算结果表明:对于基线距离较长的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)系统来说, 大气湍流的影响不容忽略, 尤其是当大气结构常数的数量级在10-14 m-2/3以上时, 形变误差基本会达到厘米级.准确获取雷达成像时间内的大气结构常数, 对进一步降低D-InSAR系统的形变误差起到举足轻重的作用.     

地基大视场SAR形变监测的非均匀大气相位校正方法

大气变化是地基干涉合成孔径雷达(GB-InSAR)形变监测的主要干扰因素。由于监测环境的地形复杂,水汽、湿度和温度的空间异质性,基于均匀大气介质假设的校正方法可能导致大气校正精度较低。该文提出了一种两阶段半经验模型,用于估计和校正复杂大气条件下特大滑坡GB-InSAR监测过程中出现的大气相位误差。该方法兼顾线性大气相位和非线性大气相位,首先根据测区的范围和高程对观测到的大气相位进行建模,校正与地形相关的线性大气相位。然后,考虑复杂大气条件和方位向大视场角度场景下出现的空间域非均匀大气情况,选取稳定永久散射体(PS)通过插值的方式获取所有PS点的大气相位,校正非线性大气相位。采用该方法对三峡库区新铺和藕塘特大滑坡的地基大视场雷达图像进行处理,相比于常规方法减小大气相位误差最大约2 mm。能有效校正特大滑坡监测场景下出现的非均匀大气相位,满足特大滑坡广域范围监测需求。     

SAR方位向非均匀采样频谱重构算法及误差分析

SAR DPCMAB（方位向多相位中心多波束模式）能够提高方位向采样率,同时却带来非均匀采样的问题,通过频谱重构算法能够有效恢复原信号频谱。但是在SAR传感器运行过程中存在通道特性不一致、采样时刻偏差、噪声等干扰因素,导致重构后的信号出现频谱噪声,重构精度受到影响。文中通过对混叠干扰因素后的非均匀采样LFM信号进行频谱重构,分析各种干扰因素变化与重构误差的关系。通过仿真,得到了干扰条件下的重构频谱,并通过改变干扰条件进一步得到了频谱误差与干扰强度的关系曲线。仿真结果表明．超过一定阈值后,随着干扰强度的增加,重构频谱误差呈线性增长趋势,最终逼近重构前非均匀采样时的频谱误差。     

单通道UWB SAR地面运动目标变化检测

工作在VHF/UHF波段的超宽带合成孔径雷达（UWBSAR）具有叶簇穿透和高分辨成像的能力。文中提出了一种适合单通道UWBSAR的地面运动目标检测方法——基于子孔径图像变化检测的运动目标检测算法。该算法利用UWBSAR的大波束角特点,在方位向选取较大时间间隔的两个子孔径生成子孔径图像,并根据运动目标在不同子孔径图像上聚焦位置的差异检测运动目标,估计运动目标速度和位置。文中给出了该方法的原理、参数选择、实现步骤,并基于UWBSAR实测数据验证了所提方法的有效性。     

联合图形约束和稳健主成分分析的地面动目标检测算法

地面动目标检测是多通道合成孔径雷达系统的重要应用。稳健主成分分析的方法,因其可以将矩阵中低秩分量、稀疏分量及噪声分量分离的特性,而在多个领域得到了广泛应用。然而,该方法受到非理想误差影响,使得动目标检测结果中存在大量的杂波扰动点,从而影响动目标的检测性能。针对这一问题,该文提出一种联合稳健主成分分析和图形约束的动目标检测算法,结合系统参数对动目标区域进行形状约束,有效保证动目标检测的同时去除杂波扰动点。仿真和实测数据验证了该算法在强杂波背景下对动目标检测的有效性和可行性。     

基于空变运动误差分析的微波光子超高分辨SAR成像方法

针对运动误差空变对实现微波光子雷达超高分辨SAR成像的影响,该文提出了一种基于空变运动误差分析的超高分辨成像方法。首先通过解析求解获得中心波束平面补偿下的剩余空变误差表达式,提出了运动误差空变影响判定准则。接着针对微波光子SAR系统条件的不同判定结果,提出相应的成像流程。最后对所提判定准则与成像方法进行点仿真验证,并对录取的车载10 GHz微波光子超高分辨SAR实测数据进行分析与成像处理,实验结果表明所提方法的有效性。      

平台运动测量误差对阵列天线合成孔径雷达三维成像影响分析

阵列天线合成孔径雷达(SAR)可实现3维成像。为了提高成像质量,使用测量设备获取平台的运动信息以进行运动补偿,而测量误差会影响补偿及成像质量,需对其进行分析。该文首先建立了阵列天线SAR 3维成像模型和测量误差分析模型,接着分别从位置和姿态角两个方面分析了测量误差对相位误差的影响,并比较不同方向误差影响的大小,然后通过仿真分析了误差对成像指标的影响,并引入姿态误差基线比来量化姿态角误差的影响。最后得出高程向和横滚角测量误差影响最大的结论,给出了限定要求下测量误差的容忍值。该文的结论为测量设备的选取和设计以及成像和补偿方法的选择和分析提供了理论指导和参考。     

基于多通道自聚焦校正SAR图像空变误差研究

针对相位梯度自聚焦(PGA)在无特显点的场景下应用效果不明显和最小熵及最大对比度自聚焦方法运算量过大的特点,提出一种新的校正空变误差自聚焦方法,利用相位误差局部非空变的特点,对距离向各个子块数据进行非空变相位误差进行估计。根据载机平台的运动特点及已估计出的各个子块的相位误差,计算出载机平台在垂直航向上的斜距误差。利用已估算出的斜距误差对整个距离向进行相位误差拟合,从而获得距离向的空变相位误差曲线。最终获得了较好的成像效果,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

收发分置合成孔径雷达的时间同步分析

同步是收发分置合成孔径雷达(SAR)成像的关键。本文建立了考虑时间同步误差的数学模型,进行了相位误差分析,并对点目标的距离压缩和方位压缩特性在不同的时间同步误差下作了仿真。通过仿真,验证了理论分析的正确性,从而为收发分置SAR系统设计中提出正确的时间同步要求提供了理论依据．     

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。