多极化SAR 机载测量中的定标方法

针对极化合成孔径雷达由于发射和接收端受通道幅相不平衡、天线串扰、电磁波传播特性和系统噪声等因素影 响,从而造成遥感数据不能反映真实目标特性的特点,提出了应用方位对称的随机分布目标和多个三面角反射器回波数 据定标系统的方法,给出了应用该方法的具体步骤,并通过此方法对X 波段机载SAR 系统的实测数据进行了分析,试验 结果验证了该方法的可行性和有效性。     

系统误差对点目标极化散射测量的影响

首先推广了现有极化定标模型。在此基础上，评估了极化通道幅相不平衡、天线串扰、法拉第旋转、指向误差角、干扰和系统环境噪声对点目标全极化散射测量的影响，并考虑科学研究和应用需求对上述参数的约束条件，从而得到对极化合成孔径雷达系统设计和极化定标有参考价值的结论。     

系统误差对分布目标极化散射测量的影响

首先统一推广了现有极化定标模型.系统地评估了极化通道幅相不平衡、天线串扰、法拉第旋转、地形坡度导致的极化角度偏转、干扰和系统环境噪声等因素对分布目标全极化散射测量的影响.在此基础上,结合应用需求对上述因素的约束条件,通过仿真得到了一些对极化合成孔径雷达系统设计和极化定标有参考价值的结论.     

一种基于频域解模糊的星载P波段全极化SAR法拉第旋转效应校正方法

星载P波段合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）极化测量性能易受电离层法拉第旋转（Faraday Rotation, FR）效应的影响，随着系统带宽增加，以及中心频率对应的法拉第旋转角（FR Angle, FRA）增大，FR效应色散特征突显，将导致距离向成像恶化以及额外的极化测量误差.针对色散FR效应，提出了一种基于频域解模糊的星载P波段全极化SAR法拉第旋转效应校正方法，通过模糊度一致化以及频域拟合等关键步骤，解决了P波段SAR系统FRA估计值模糊问题，最后在频域实现色散FR效应的校正.利用机载P波段全极化SAR数据开展了仿真验证实验，与传统的图像域校正方法相比，有效抑制了色散的FR效应，显著改善了交叉极化通道图像之间的相关性.     

多角度极化SAR图像中的非各向同性散射估计与消除方法研究

通过对不同角度子孔径相干累加,多角度观测SAR可以提供高分辨率影像及多角度散射特征.然而,现有的累加成像方法存在非各向同性散射中心混叠问题.混叠将造成极化特征参数估计无法反映实际的目标物理特征,从而难以支撑分类及变化检测应用.为了去除不同散射中心间的相互干扰并利用不同类型的信息,该文提出了一种多角度极化SAR图像中的非各向同性散射估计与消除方法.该方法给出了基于两类目标假设的最大似然比检验统计量,分析了相干斑影响以及非各向同性散射消除机理,证明了恒虚警判决函数的单调性.通过机载P波段极化SAR进行了360观测试验,分析了非各向同性散射消除前后极化熵的变化,验证了算法的有效性并揭示出在目标特征提取方面的应用潜力.      

一种基于差异度的极化SAR图像迭代分类方法

该文提出了一种用极化SAR数据协方差矩阵的相关性和回波功率差异来定义的目标间的差异度,并在这一差异度的基础上提出了一种新的迭代分类方法。该迭代方法与基于Wishart距离的迭代分类方法相比,不需要矩阵的求逆运算和矩阵的对数运算,降低了迭代过程的计算量,也不再需要目标的先验信息,扩展了其适用范围。该方法应用于NASA/JPL的SIR-C系统在香港地区的实测极化SAR数据,得到了很好的分类效果。     

一种基于注入信号的自适应天线阵元通道不平衡校正方法

天线阵列阵元通道幅相不平衡对自适应天线的性能有很大的影响。论文改进了基于注入信号的自适应天线阵元通道不平衡校正方法^[1]，并对校正中的实际问题和校正性能进行了分析。该方法采用自适应滤波器校正通道，把校正和实际通信分开。仿真结果表明，该方法能够有效校正自适应阵各通道不平衡。     

SAR图像的极化干涉非监督Wishart分类方法和实验研究

该文在合成孔径雷达图像的极化非监督Wishart分类的基础上,给出了一种利用极化干涉信息对合成孔径雷达图像进行非监督分类的方法。该方法主要利用一(66)的极化干涉相关矩阵,从而可以同时考虑单幅图像的全极化信息以及两幅像对之间的互相关信息。该文详细阐述了该方法的具体实现,并利用NASA/JPL的SIR-C/X-SAR系统在中国天山地区的L波段实测数据进行了实验研究。给出了利用该方法对实验数据进行分类的结果,并与极化非监督Wishart分类的结果进行了比较。结果表明,该方法能够很好地分辨不同类型的地物,保持地物的细节,并且比极化非监督Wishart分类结果有很大改善。     

基于改善极化相似性的极化SAR目标增强新方法

针对高分辨极化SAR目标增强问题,该文提出一种基于改善极化相似性的目标增强新方法。利用Huynen分解、极化方位角提取及极化方位角归零化处理消除了扰动分量、相干斑噪声及极化取向等因素对像素点极化特性的影响,改善了极化SAR图像同类区域内部像素点的极化相似性。与已有方法相比,该方法克服了区域内部像素点极化特性不一致对高分辨极化SAR目标增强的影响,可以获得理想的目标区域整体增强效果。利用全极化SAR实测数据验证了该文方法的优良性能。     

分布式目标的极化SAR距离模糊计算方法研究

该文提出了一种运用协方差矩阵计算星载全极化SAR距离模糊的方法。首先分析了极化SAR距离模糊的成因及同极化和交叉极化通道间距离模糊能量的差异。现有的距离模糊计算方法以散射矩阵为主,受相干斑影响,单一像素的散射强度不能表征分布目标的反射率,因而在距离向相邻的像素无法确定其距离模糊比。针对上述问题该文推导了基于分布目标的极化SAR距离模糊的计算方法。结合Radarsat-2实测数据对这种新方法进行了验证。实验表明,运用协方差矩阵能够很好地表征分布式目标,由它计算得出的距离模糊比是平稳、确定的。相比已有算法,所提方法能够有效计算极化SAR分布式目标的距离模糊。     

Calibration of linearly polarized polarimetric SAR data subject to Faraday rotation

A model for linearly polarized fully polarimetric backscatter measurements is used, incorporating the effects of system noise, channel amplitude, phase imbalance, crosstalk, and Faraday rotation. A step-by-step procedure is outlined for correction (or calibration) of fully polarimetric data subject to Faraday rotation, to recover the true scattering matrix. The procedure identifies steps for crosstalk removal and correction of channel imbalances that are robust in the presence of Faraday rotation. The final steps in the procedure involve a novel strategy for estimation and correction of Faraday rotation. Three approaches to estimate the (one-way) Faraday rotation angle /spl Omega/ directly from linear (quad-) polarized synthetic aperture radar (SAR) backscatter data obtained by a spaceborne SAR system are described. Each approach can initially be applied to the signature of any scatterer within the scene. Sensitivity analyses are presented that show that at least one of the measures can be used to estimate /spl Omega/ to within /spl plusmn/3/spl deg/ to 5/spl deg/, with reasonable levels of residual crosstalk, noise floor, channel amplitude, and phase imbalance. Ambiguities may be present in the estimates of /spl Omega/ of /spl plusmn/n/spl pi//2 - the impact of this is discussed, and several approaches are suggested to deal with this possibility. The approach described in this paper is relevant for future L-band spaceborne SARs and removes one key obstacle to the deployment of even longer wavelength SARs (e.g., an ultrahigh frequency or P-band SAR) in Earth orbit.     

基于差异度的极化SAR相干斑抑制效果评估

相干斑抑制是极化SAR图像解译和信息提取的基础。针对采用极化特征图对极化SAR图像相干斑抑制算法极化信息保持能力定性评估的不足,本文提出一种基于差异度的相干斑抑制效果评估方法。该方法通过比较相干斑抑制前后目标区域的差异度,实现相干斑抑制算法对目标极化信息保持能力的定量评估。在评估过程中采用分别先对目标区域内每个像素做差异度后求平均的方法,代替传统的先将目标区域内像素K矩阵求平均后求极化特征图的方法,避免了先对各个像素做平均带来的二次估计。对通过极化特征图判断性能接近的不同相干斑抑制算法,得到更为精确的评估结果。最后选取三类典型相干斑抑制算法,分别对仿真数据和实测ESAR数据中的面目标和点目标进行评估,验证了方法的有效性。      

基于目标分解和加权SVM分类的极化SAR图像舰船检测

目标分解是极化SAR图像舰船检测的重要方法,但是,在较高分辨率和复杂海况条件下,由相干矩阵分解得到的极化熵参数并不能将舰船目标与海洋等背景完全区分。对极化目标分解理论和地物散射机理的研究和分析表明,极化分解的各个参数从不同角度反映了目标和背景的散射差异,对它们联合使用有助于更准确地在SAR图像中检测目标。而且,各个参数在实际的检测问题中具有不同的重要性。因此,本文构造了包含有多个极化分解参数的特征向量,并根据各分解参数重要性不同,提出一种基于目标分解和加权SVM (support vector machine)分类方法对极化SAR图像中的舰船进行检测。实验结果表明,该方法能够精确地检测舰船目标,并有效地减少虚警。      

On the detection of Faraday rotation in linearly polarized L-band SAR backscatter signatures

The potentially measurable effects of Faraday rotation on linearly polarized backscatter measurements from space are addressed. Single-polarized, dual-polarized, and quad-polarized backscatter measurements subject to Faraday rotation are first modeled. Then, the impacts are assessed using L-band polarimetric synthetic aperture radar (SAR) data. Due to Faraday rotation, the received signal will include other polarization characteristics of the surface, which may be detectable under certain conditions. Model results are used to suggest data characteristics that will reveal the presence of Faraday rotation in a given single-polarized, dual-polarized, or quad-polarized L-band SAR dataset, provided the user can identify scatterers within the scene whose general behavior is known or can compare the data to another, similar dataset with zero Faraday rotation. The data characteristics found to be most sensitive to a small amount of Faraday rotation (i.e., a one-way rotation <20/spl deg/) are the cross-pol backscatter [/spl sigma//spl deg/(HV)] and the like-to-cross-pol correlation [e.g., /spl rho/(HHHV/sup */)]. For a diverse, but representative, set of natural terrain, the level of distortion across a range of backscatter measures is shown to be acceptable (i.e., minimal) for one-way Faraday rotations of less than 5/spl deg/, and 3/spl deg/ if the radiometric uncertainty in the HV backscatter is specified to be less than 0.5 dB.     

双通道极化SAR干扰抑制

该文结合SAR领域的两种重要技术极化和多通道,提出了在双通道极化合成孔径雷达(D-PolSAR)系统中同时抑制压制和欺骗干扰的方法。文章首先建立了D-PolSAR系统模型,分析了在这一系统下的信号模型和干扰模型;然后分析干扰信号与真实目标信号在D-PolSAR系统下的差异,提出了基于相位补偿的双通道相消方法来同时抑制压制干扰和欺骗干扰,仿真实验证明该方法的有效性。     

星载SAR DPCMAB技术在工程实现中的问题

星载分离相位中心方位多波束(DPCMAB)合成孔径具有方位向高分辨率成像和宽幅测绘的能力,但是方位多波束间幅相特性不一致影响其性能.文中在分析DPCMAB基本原理的基础上,从合理选择子阵相位参考点和对通道间幅相不平衡校准两个方面提出了消除波束间特性不一致的方法,对工程实现具有参考意义.     

PolSAR成像的固定极化干扰机有源诱饵目标鉴别及抑制

针对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像中真假目标难以区分的问题，提出了一种极化合成孔径雷达(Polarmetric SAR,PolSAR)成像固定极化转发式干扰诱饵目标鉴别方法。该方法首先通过极化熵对目标进行分类，提取低极化熵的目标并对目标进行Wigner-Ville分布(Wigner-Ville Distribution,WVD)变换，再利用Hough变换计算WVD图像中的曲线斜率，将计算出的多普勒调频率与理论调频率进行对比，进而完成真实目标与假目标的鉴别，最终通过极化对消对鉴别出的目标进行抑制。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于ATI的双通道UWB SAR运动目标检测和距离向速度估计

本文对基于ATI的双通道UWB SAR运动目标检测和距离向速度估计算法进行了研究.针对运动目标易在UWB SAR图像上散焦的特点,本文对运动目标在双通道UWB SAR图像上散焦像轨迹之间的位置关系及干涉相位进行了分析;针对ATI算法运动目标检测中的盲速现象和距离向速度估计时的距离向速度模糊现象,本文根据UWB SAR大相对带宽的特点,提出了一种多频子带ATI方法消除盲速区、解除距离向速度模糊,该方法只需两部接收天线,相比多基线方法可大大节省硬件成本.基于半实测数据的实验证明了本文所提理论正确性和算法的有效性.     

利用0-1矩阵分解集成的极化SAR图像分类

全极化合成孔径雷达(PolSAR)图像蕴含更丰富的散射信息,具有更多的可用特征。如何使用这些特征是极化SAR图像分类中非常重要的一步,但是目前尚未对此提出非常明确的准则。为了能够有效地解决上述问题,该文提出一种基于特征加权集成的极化SAR图像分类算法。该算法采用0-1矩阵分解集成方法对包括不同特征的数据集进行学习获得相应加权系数,并通过对每个特征集获得的预测结果进行加权集成来提高极化SAR图像分类性能。首先,输入极化SAR数据,获得极化特征作为原始特征集,并对其进行随机抽取获得不同的特征子集;然后,使用0-1矩阵集成算法得到每个特征值相对应的加权系数;最后,通过对各个特征子集的预测结果进行集成得到最终极化SAR图像分类结果。实测L波段和C波段极化数据的实验结果表明,该算法可以有效地提高极化SAR图像分类的准确度。