提高双通道低频SAR干涉图性能的方法

沿航向干涉法是一种检测运动目标简单易行的有效方法。在低频双通道SAR系统中,为了保证干涉性能,不仅要考虑降低图像相干性的各类误差,还要考虑实时成像过程中残留的RFI对通道图像的影响。本文首先与高频系统中的误差进行比较,分析了影响低频双通道SAR系统的主要误差及其特点;其次分析了RFI对干涉图干扰的基本原理与特征,进而提出了一种提高双通道低频SAR干涉图性能的误差校正方法。该方法充分考虑了低频SAR系统的接收机频率特性误差、天线方向图误差、干涉相位误差及图像配准误差,利用基于方位时域距离频域干涉图的中值滤波器能够有效抑制具有窄带特性、时变性和空变性的RFI信号。国内首批机载双通道低频SAR实测数据验证了该方法的有效性与可靠性。该算法运算简单,效率高,适合对沿航向干涉法的实时处理。     

欺骗干扰对INSAR复图像配准的影响分析

干涉式合成孔径雷达(INSAR)利用SAR图像对获得观测区域的高程信息,其准确性与SAR图像对的相关性有着密切的联系.受到干扰的SAR图像对间相关性会发生变化,这将直接影响INSAR的成像处理结果.该文首先阐述了间歇采样转发干扰、弹射式干扰的原理,分析了其对主辅天线回波信号相位的影响;接着计算机仿真了两种干扰条件下的复图像对配准情况;然后通过配准相关系数特性及干涉相位图质量分析了两种干扰方式对INSAR复图像对配准的影响,结论如下:间歇采样转发干扰能够破坏复图像对的相关性;弹射式干扰条件下,SAR图像对仍能保持较高的相干性,但SAR图像对配准后形成的干涉相位纹图所代表的地形与真实地形存在较大差异,即与间歇采样转发干扰相比,弹射式干扰对InSAR具有更强的欺骗效果.     

自适应图像配准多基线InSAR干涉相位展开方法

提出一种基于自适应图像配准的多基线InSAR干涉相位展开方法.该方法通过构造联合加权数据矢量,充分利用相邻像素的相干信息,并且由干涉相位构造的信号子空间向噪声子空间投影来估计绝对干涉相位(即进行相位展开),能够同时完成图像配准、相位噪声滤波和相位展开处理,因此在SAR图像配准误差较大(可以允许达到一个分辨单元)的情况下,能够得到稳健的干涉相位展开结果.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于粗数字高程模型信息的干涉相位图生成方法

该文提出了一种基于粗数字高程模型(DEM)信息的干涉相位图生成方法,其思路为充分利用已有的DEM信息来完成SAR图像配准-干涉相位滤波处理。此方法首先根据粗DEM信息和系统参数计算得到SAR图像中每一像素的2维配准偏移量,从而完成SAR图像的配准。在干涉相位滤波中,由粗DEM信息仿真生成已知地形的干涉条纹图用以补偿InSAR系统录取得到的干涉相位,再对残余相位进行滤波处理,提高干涉相位滤波的性能。另外,对于高分辨率SAR图像,粗DEM高程误差和系统参数误差会引入较大的图像配准误差,该文再利用联合像素子空间投影方法进一步完成SAR图像的精确配准和相位滤波。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

机载双天线斜视干涉SAR自配准成像方法研究

本文针对机载双天线斜视干涉SAR成像过程分析了主辅天线回波信号距离历程偏移特性、方位多普勒频率特性及其与正侧视系统下的区别;讨论了基于扩展CS算法 (ECS算法)距离向自配准成像过程中距离向平移因子和缩放因子;推导了距离向自配准成像处理的基本公式和具体实现过程。通过计算机仿真实现了机载双天线斜视干涉SAR系统在成像处理阶段实现距离向高精度的自配准的过程。通过对配准前后主辅图像相关特性、干涉相位纹图质量以及配准误差的分析,验证了推导过程的正确性和该算法的有效性。      

基于稳健波束形成的InSAR干涉相位估计方法

该文在联合像素估计干涉相位的基础上,充分利用相邻像素的相干信息,通过校正阵列导向矢量,使得导向矢量与该地面分辨单元的协方差矩阵相对应,通过稳健波束形成实现对地形干涉相位估计。实验结果证明了该方法有效性的同时,能够在SAR图像配准误差较大(可以允许达到一个分辨单元)的情况下,得到稳健的干涉相位估计结果。     

一种新的低频超宽带干涉合成孔径雷达绝对相位估计方法

该文针对低频超宽带(UWB)干涉合成孔径雷达(InSAR),提出一种新的干涉相位绝对值估计方法。该方法首先对干涉图像进行非参数模型的精配准,并利用配准偏移量生成配准相位。然后将配准相位从干涉相位中去除,得到失配相位。最后估计失配相位的绝对相位,进而得到绝对干涉相位的值。该方法利用失配相位具有无相位缠绕或只在相干性较差区域存在相位缠绕的特性估计其绝对相位,相比传统的绝对干涉相位估计方法具有更小的运算复杂度。P波段UWB InSAR实测数据处理结果验证了该方法的有效性。     

主星带小卫星分布式SAR干涉的相对测高精度分析

相对测高精度是干涉SAR测高性能的重要指标之一。该文根据主星带小卫星分布式SAR系统的实际空间几何条件下建立了干涉测高原理;基于相对测高几何,推导了相对测高精度与干涉相位误差的关系式;理论分析了基线去相关、图像配准误差去相关、热噪声去相关等,并推导了图像相关系数;最后,仿真分析了图像去相关因素对于主星带小卫星分布式SAR干涉的相对测高精度影响。结果发现:对于平坦地形来说,热噪声与配准误差是影响相对测高精度的主要因素,而基线去相关影响相对较小。     

机载差分干涉SAR的误差分析

该文就机载差分干涉中影响精度的几个重要因素进行了详细的分析,为开展机载差分干涉应用提供理论基础。首先考虑机载差分干涉算法流程中引入的误差,指出必须利用外部DEM(Digital Elevation Model)计算本地视角才能实现高精度的形变反演。随后,重点讨论了影响差分干涉SAR (Synthetic Aperture Radar) 的几个重要影响因素:系统参数误差、相干性和大气效应。系统参数中基线和基线角的误差对差分干涉的精度影响最大,由此对机载残余运动的补偿提出了很高的要求。相干性分析又对机载差分干涉中形变像对的基线长度提出了严格的限制条件。和星载SAR一样,机载SAR同样受到大气的影响。通过计算这些因素的对机载差分干涉精度的影响,给出了机载差分干涉精度的表达式。     

干涉合成孔径雷达的垂直基线对图像相干性的影响

 本文指出了InSAR中垂直基线是影响图像相干性的重要因素,论证了现有的直接计算相关系数的公式是基于理想信号得出的,然后结合实际雷达信号的频率特性推导出了一个直接计算相关系数的公式,并给出了在各种斜坡地形情况下相关系数与垂直基线的变化关系.这种计算方法及其数值结果可用于对干涉合成孔径雷达的基线设计和性能评估.     

对配准误差稳健的多基线相位展开方法

提出了一种对配准误差稳健的多基线相位展开方法.该方法首先根据配准误差的方向来确定最优联合观测矢量,进而确定存在配准误差时的真实导向矢量,并且用此导向矢量进行波束形成来进行相位展开,能够同时完成图像配准、干涉相位噪声滤波和相位展开,因此可以在SAR图像配准精度很差(可以允许达到一个分辨单元)的条件下得到稳健的相位展开性能,仿真结果证明了此方法的有效性.     

InSAR自适应图像配准的干涉相位估计方法

提出了一种基于联合单像素模型的InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)干涉相位估计方法.能够根据配准误差的大小和方向来构造最优加权观测矢量,同时利用相邻像素的信息,因此具有自适应图像配准和降低相位噪声功能,因而可以在SAR图像配准精度很差(可以允许达到一个分辨单元)的条件下准确地估计相应像素间的干涉相位.     

Image autocoregistration and InSAR interferogram estimation using joint subspace projection

In this paper, we propose a new method to estimate synthetic aperture radar interferometry (InSAR) interferometric phase in the presence of large coregistration errors. The method takes advantage of the coherence information of neighboring pixel pairs to automatically coregister the SAR images and employs the projection of the joint signal subspace onto the corresponding joint noise subspace to estimate the terrain interferometric phase. The method can automatically coregister the SAR images and reduce the interferometric phase noise simultaneously. Theoretical analysis and computer simulation results show that the method can provide accurate estimate of the terrain interferometric phase (interferogram) as the coregistration error reaches one pixel. The effectiveness of the method is also verified with the real data from the Spaceborne Imaging Radar-C/X Band SAR and the European Remote Sensing 1 and 2 satellites.     

A Joint Image Coregistration, Phase Noise Suppression, and Phase Unwrapping Method Based on Subspace Projection for Multibaseline InSAR Systems

As is well known, image coregistration, interferometric phase noise suppression, and phase unwrapping are three key processing procedures of synthetic aperture radar interferometry (InSAR). The three procedures are cascaded in the conventional processing flow of InSAR. Unlike the conventional processing flow, in this paper we propose a joint processing idea to carry out image coregistration, interferometric phase noise filtering, and phase unwrapping simultaneously based on subspace projection for multibaseline InSAR systems. The joint processing method can perform the fine coregistration of all SAR images implicitly by extracting the correlation information in the neighboring pixel sets, suppress the phase noise by utilizing the orthogonality of the signal subspace and the corresponding noise subspace, and optimally estimate the unwrapped interferometric phases (or the terrain heights) by combining the pixel coherence and the baseline diversity of a multibaseline InSAR system. Simulated results are presented to verify the effectiveness of the joint processing method     

机载重航过UWB InSAR干涉图生成

机载重航过超宽带(Ultra Wide Band,UWB)干涉合成孔径雷达(SAR Interferometry,InSAR)技术是一个新课题,有许多问题需要研究。分析了UWB InSAR与一般窄带InSAR相比的优势和特点,总结了UWB InSAR实现技术的难点。结合处理2幅UWB SAR图像获取干涉相位图的过程,着重阐述了粗配准精度条件下干涉相位图的估计。通过理论预测和分析实际情况检验了所得干涉相位条纹的合理性。     

5.2/5.7-GHz 48-dB Image Rejection GaInP/GaAs HBT Weaver Down-Converter Using LO Frequency Quadrupler

A GaInP/GaAs heterojunction bipolar transistor (HBT) down-converter using the Weaver architecture is demonstrated in this paper. The Weaver system is a double-conversion image rejection heterodyne system which requires no bandpass filters in the signal path and no quadrature networks. The Weaver down-converter has the image rejection ratios of 48 dB and 44 dB when the RF frequency is 5.2 GHz and 5.7 GHz, respectively. A new frequency quadrupler is employed in the down-converter to generate the local oscillator (LO) signals. The frequency quadrupler is designed to minimize the phase error when generating LO signals and thus the image rejection performance is improved. A diagrammatic explanation using the complex mixing technique to analyze the image rejection mechanism of the Weaver architecture is developed in this paper. From our analysis, the image rejection can be further improved by making the LO₁ and LO₂ signals coherent     

基于前导脉冲辅助的相位调制1090ES信号载频同步算法

基于相位调制扩容1090ES信号为ADS-B带来新的功能和应用,载波频率同步是扩容信号需解决的一项关键技术。针对扩容1090ES信号的突发载频同步问题,提出了一种基于频偏捕获和相位误差跟踪环的快速同步方法,频偏捕获采用前导辅助脉冲相关性判决进行二叉树频率搜索,捕获载频偏差并校正得到频偏较小的基带信号,相位误差跟踪环实现对小频偏信号进行频率估计和补偿。仿真结果表明:该方法适用于基于相位调制的扩容1090ES信号接收系统。     

白光显微干涉三维形貌测量中的移相误差校正方法

白光显微干涉术通过驱动干涉显微物镜垂直扫描移相,采集低相干干涉图序列,定位干涉包络中的零光程差位置,获取待测表面的三维形貌。微观形貌的计算由获取粗略形貌的垂直扫描（VSI）算法和获取精细形貌的移相（PSI）算法两部分组成。通常情况下,设置垂直扫描移相的步长为八分之一中心波长,但移相器误差和干涉显微物镜数值孔径效应等都会使得移相量偏离π/2。文中采用基于对比度变化重心提取的VSI算法,4M幅法和7幅法两种PSI算法,分别讨论了两种类型移相误差对形貌计算的影响。理论和数值分析结果表明,在宽带光作用下,7幅法仍对移相误差不敏感,4M幅法产生的精细相位误差形式恰好与干涉物镜数值孔径效应对条纹展宽的影响相一致,在从精细相位转换为精细形貌时相互抵消。因而,采用基于对比度变化重心提取的VSI算法和4M幅PSI算法计算形貌数据,干涉物镜数值孔径效应造成的移相误差无影响,移相器误差造成的形貌复原误差可以通过预先测量已知高度的标准台阶进行标定去除。应用上述移相误差校正方法测量了高度为460 nm的台阶,形貌测试结果正确且鲁棒。