基于毫米波InISAR成像的运动目标探测与定位

介绍了基于运动补偿的运动目标ISAR成像方法,将雷达成像的概念引入到低信噪比运动目标探测的过程中,在成像的同时获取目标的径向和横向运动速度,采用多基线图像干涉处理的方法完成运动目标的定位和横向尺寸估计.建立了运动目标成像几何模型,给出了多天线时分复用接收机的通道间信号补偿方法,以及多基线相位解缠实现不模糊干涉测角定位的方法,分析了信噪比对图像干涉定位精度的影响.利用仿真数据和实际数据验证了本方法的有效性.     

基于Harris角点检测与聚类算法的空间自旋目标干涉三维成像

对空间微动目标进行干涉式成像,需要剔除微动曲线交叉位置的干涉相位值,以确保成像的准确性。针对空间自旋目标窄带雷达干涉三维成像问题,首先利用Harris角点检测与聚类算法对回波时频图像中的角点进行搜索与分类,准确找到散射点微动曲线的交叉位置,然后对交叉位置处的干涉相位信息予以剔除,再利用各散射点的干涉相位信息重构出了两基线方向上的坐标曲线,最后根据目标在空间中的圆轨迹与两基线平面内的椭圆轨迹之间的几何关系,实现对空间自旋目标的干涉三维成像。仿真结果验证了所提方法的有效性。      

双频InSAR高程重建噪斑去除方法

双频InSAR不依赖于相邻相位差小于π的限制而进行解缠,可以实现陡变地形的正确解缠绕,从而可以实现复杂地形的高程反演。基于最大似然估计(Maximum-Likelihood Estimation, MLE)的双频干涉相位解缠算法耗时少,但其噪声鲁棒性差,解缠结果中含有大量噪声斑块。针对此弊端,提出了一种对ML解缠结果进行噪声斑去除的方法。实际操作中,首先利用聚类分析(Cluster Analysis, CA)的思想,去掉解缠结果中较大量出错区域对应的模糊类。再利用可变长窗口判定错点,并利用非均匀加权窗去掉单噪点和噪声斑,得到正确的解缠相位。实验章节首先列出了仿真模型双频干涉处理结果,将改进结果与最大后验概率估计法(MAP)得到的结果作了比较。最后列出了对中国科学院电子学研究所航天微波遥感系统部的双频干涉数据处理结果。实验结果表明,解缠结果存在的问题得到解决,在保证较好解缠效率的同时,去除了噪声斑块,提高了相位解缠的精度。     

采用JVC算法生成枝切线的干涉相位解缠方法

海面高程3维成像是随着天宫二号发射而实现的技术,相位解缠是3维成像高度计高程反演的关键步骤.为改进Goldstein枝切法,缩短干涉相位图中枝切线的总长度,提升相位解缠的精确性,该文提出一种基于JVC全局最优线性分配算法生成枝切线的相位解缠方法.首先找出干涉相位图中的所有残差点并计算每一对异号残差点之间的距离;通过对比每对残差点之间的距离和各自与最近边界的距离和,确定采用JVC算法放置枝切线还是在残差点与边界之间直接放置枝切线,使得平衡枝切线的总长度最短.通过对3维成像高度计海面高程仿真干涉相位图和Etna火山地区干涉图像进行解缠实验并与其他3种算法进行对比,表明该算法的解缠结果与真实相位值误差相对较小,而且能够有效避免"孤岛现象"的产生.     

双频雷达测高技术研究

该文针对双频雷达的测高问题,研究了基于相位干涉原理的双频雷达测高方法。文中给出了相位干涉测角的基本原理,并针对该方法在双频雷达测高应用中存在的相位模糊问题进行了分析,在此基础上,给出了基于中国余数定理的双波段相位差解模糊处理方法,解决了双频雷达相位干涉测高法的相位模糊问题。最后对双频雷达相位干涉测高法的测高精度进行了分析。仿真分析,验证了算法的可行性。     

采用JVC算法生成枝切线的干涉相位解缠方法

海面高程3维成像是随着天宫二号发射而实现的技术,相位解缠是3维成像高度计高程反演的关键步骤。为改进Goldstein枝切法,缩短干涉相位图中枝切线的总长度,提升相位解缠的精确性,该文提出一种基于JVC全局最优线性分配算法生成枝切线的相位解缠方法。首先找出干涉相位图中的所有残差点并计算每一对异号残差点之间的距离;通过对比每对残差点之间的距离和各自与最近边界的距离和,确定采用JVC算法放置枝切线还是在残差点与边界之间直接放置枝切线,使得平衡枝切线的总长度最短。通过对3维成像高度计海面高程仿真干涉相位图和Etna火山地区干涉图像进行解缠实验并与其他3种算法进行对比,表明该算法的解缠结果与真实相位值误差相对较小,而且能够有效避免“孤岛现象”的产生。     

噪声消除算法在干涉SAR相位解缠中的应用研究

本文把噪声消除算法应用在干涉SAR相位解缠中,分析了该算法的特点.为了更好地解缠干涉SAR数据,提出了一种改进的方法.在原有两点规则的基础上,提出了三点规则,并提出把两点规则和三点规则结合使用来提高相位解缠稳健性的混合算法.该方法有效地解决了噪声消除算法在解缠质量差干涉相位图时不收敛的问题,在保持了算法的计算精度的同时提高了算法的稳健性.对仿真和真实干涉SAR数据的实验结果验证了本文方法的有效性.     

一种有效的机载双频干涉地形高程重建方法

双频联合解缠不需要满足Iton假设,因此双频干涉可以有效地提取地形起伏较大区域的高程信息。针对目前双频干涉处理中高程重建精度低的问题,该文提出了一种有效的双频干涉SAR地形高程重建方法。该方法对常规处理流程中的关键步骤进行了改进,首先在不同波段配准之前采用非局部参数估计(NL-InSAR)技术对幅度图、相干系数、干涉相位进行精确估计,利用各个波段滤波后的幅度信息来实现不同波段的干涉相位的配准。然后采用聚类分析技术对联合解缠相位标记有效点和噪点,并利用这些有效点对联合解缠相位进行均值滤波。用于实验的机载实测数据包括同一场景的C波段和X波段主、辅SAR图像复数据,在针对实测数据处理中,该方法取得了较好的高程重建结果。      

单脉冲前视成像多目标分辨算法

单脉冲前视成像技术通过单脉冲测角来提高角分辨率。但是当多个目标处于同一分辨单元时,单脉冲测角只能得到等效散射中心的角度,从而导致目标无法分辨,成像质量变差。针对该问题本文建立了关于多目标到达角的似然函数,通过求解似然函数极值来估计多目标的到达角,实现对目标的准确定位,从而进行准确能量投影。最后,通过仿真实验验证了该方法估计同一距离单元多目标到达角的有效性,实现了不同方位目标角度分辨,并将估计结果应用于前视成像仿真实验,有效改善了图像的质量。      

跳频信号互模糊函数相参积累时差和速度差估计方法

在运动多站定位场景下,宽带跳频通信信号的载频跳变会产生变化的多普勒频移,因此无法直接利用跳频信号的多个不同脉冲估计多普勒频率差,若仅估计单个跳频脉冲的时频差,则精度低而无法满足定位要求。针对此问题,提出了一种基于互模糊函数相参积累的宽带跳频信号时差和多普勒速度差估计方法。首先将宽带跳频信号的多普勒效应差建模为多普勒速度差,从而无需对多普勒频差进行估计,避免载频跳变对多普勒效应差估计造成影响,并建立了时变时差的时差和速度差信号模型。然后对各单跳信号的互模糊函数进行相位补偿以实现相位对齐,通过对相参积累后的互模糊函数进行时差和速度差的二维峰值搜索,可以得到多跳频脉冲信号初始时刻时差和速度差的相参估计结果。最后以Link16数据链信号为例对算法进行了仿真实验,验证了算法的正确性与精度优势。     

InSAR数字地形高度图的生成研究

干涉合成孔径雷达（InSAR)成像处理中，干涉相位图在相位展开之后，还需作相位高度转换和数字地形高度图（DEM）的校准处理，本文基于InSAR成像原理的一种新的近似描述，按照不同的物理意义将干涉相位差分成三个不同的分量，然后据此讨论了从三维相位图到DEM的转换以及DEM的校准处理，仿真结果验证了该方法的正确性。     

发展中的三维成像合成孔径雷达

第１ 节简述了二维ＳＡＲ的方位和距离高分辨率的方法。第２ 节论述了用干涉仪法获得成像单元的相位差以及三维成像的基础干涉条纹图。由相位差值和其他可测知值推导出目标高度。机载ＳＡＲ通常采用双天线,因此它一次飞行即能三维成像,称为单航过法。星载ＳＡＲ采用双天线很困难,已进行过的三维成像均为单天线双航过法。第３ 节讨论了测高误差。第４ 节指出了测高中遮挡和重叠的影响。第５ 节论述了如何选择参数仪相位值不模糊以及差相位值模糊怎样解开相位重叠。第６ 节说明了机载干涉仪ＳＡＲ理论上虽能得到很好的测高精度,但气流使机身产生俯仰、横滚和偏转,因此必须设法解决气流影响问题。第７节讨论了差分干涉仪有可能对地震和火山喷发等重大灾害作出事前预报。第８节简述了发展趋势。第９ 节指出了三维成像的机理同样可在声纳上应用。     

空间旋转目标窄带雷达干涉式三维成像与微动特征提取

该文根据干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)中多天线干涉处理的思想,提出一种基于L型3天线模型的空间旋转目标3维成像与3维微动特征提取方法。将微多普勒效应理论与多天线干涉处理技术相结合,在时频面上通过Viterbi算法分离散射点并进行干涉处理获取目标在各时刻沿基线方向的2维投影坐标;根据目标微动特性,采用非迭代椭圆拟合方法重构出散射点的高度维信息,实现目标的真实3维成像,并在成像过程中提取目标的3维微动特征参数。仿真实验验证了所提方法的有效性与鲁棒性。

     

一种基于增采样的干涉SAR相位解缠方法

干涉合成孔径雷达测量地形高程时,复杂地形区域的干涉条纹过密会导致干涉相位解缠失败,从而使得无法精确获得地形高程信息。该文提出一种降低错误解缠率的新方法,通过对干涉复图像进行增采样,使得干涉条纹相位梯度降低,从而降低相位滤波和相位解缠处理的难度,降低相位解缠的错误率。利用干涉复图像频率与Nyquist频率之间的关系,进行所提方法对地形的适应性分析。理论分析和仿真结果验证了所提方法的有效性,尤其是对于符合Nyquist采样的大坡度区域,该方法有很好的滤波和解缠效果。该文提出的方法不需要增加额外数据,实现简单,运算速度快,可应用于干涉合成孔径雷达的地面处理系统中。     

基于DEM辅助后向投影模型的InSAR高程反演方法

利用干涉合成孔径雷达(InSAR)技术获取数字高程模型(DEM)时,在地形起伏剧烈区域,干涉条纹十分密集,增加了相位解缠的难度,影响相位展开和高程反演的精度.为了解决该问题,该文提出了一种基于DEM辅助后向投影模型的InSAR高程反演方法.该方法可以在统一的后向投影成像空间中实现成像和InSAR高程反演,并且引入外源D...     

干涉SAR最小二乘二维相位展开法的改进

二维相位展开是干涉SAR成像的关键步骤和难点,以SIR－C／X－SAR真实数据得出的相位条纹为对象,用Pritt的最小二乘法做了展开,发现并讲座了最小二乘的平滑作用对展开结果的不良影响,并用一种依据二阶差分的加权对最小二乘法进行改进,更好地实现了相位展开。     

一种复合编码的三维数字成像方法

为了解决物体表面存在不连续或大梯度的三维数字化问题,提出了一种结合点阵编码和条纹编码两种方式的复合编码三维数字成像方法。该方法综合了点阵编码和条纹编码两种编码方式的优点,利用点阵编码三维数字成像绝对测量的特点,以点阵编码获取物体较低分辨率的三维深度像,并以此确定条纹级次,控制条纹解码的相位展开过程。建立了基于这种复合编码方法的三维数字成像理论模型,并通过实验验证了该方法可有效地克服相位模糊和误差传播问题,同时该方法的物体深度测试范围和测试对象范围均大于单一编码方式。     

一种InSAR建筑物图像仿真及高程反演方法

城市建筑区域叠掩、阴影严重,图像理解困难且干涉相位变化复杂紊乱,一直是InSAR处理的困难区域。SAR图像仿真能为图像理解和处理方法研究提供数据支撑,然而现有建筑区域SAR图像仿真方法大多无法获得具有相干性的干涉SAR图像对。该文提出了一种面向建筑区域的干涉SAR复图像对仿真方法,能够获得建筑的复数图像对、干涉相位图以及叠掩成分数目等信息,为城区干涉SAR处理及信息提取研究提供仿真数据支撑。同时,基于仿真中对相位变化规律的分析,提出叠掩区相位解缠时的基准确定方法,解决传统解缠方法面临的叠掩区域干涉相位不连续问题,进而反演建筑高程信息。最后,通过建模仿真结果与实际SAR图像和干涉相位的对比,验证了仿真方法的正确性,并对仿真及实际干涉相位进行解缠和高程反演处理,验证了该文高程反演方法的有效性。      

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     

一种多基线相位解缠频域快速算法

一切将相位由主值或相位差值恢复为真实值的过程统称为相位解缠,除了雷达干涉应用外,相位解缠在合成孔径声纳、自适应光学、核磁共振、地震处理等方面都有重要应用,多基线可提高相位解缠的性能。以多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)系统为应用背景,提出一种多基线InSAR干涉相位解缠频域快速算法。该算法的基本思想是使相位梯度估计值的频域函数与各基线相位梯度频域函数加权和之差的平方和最小。仿真及实测数据处理结果表明:频域算法效果与时域算法类似,由于避免了镜像操作,其效率大大提高。