电离层时空变化效应对星载及月基SAR成像影响:现状与展望

合成孔径雷达(SAR)作为一种主动传感器,具备全天时、全天候的观测能力,已广泛应用于对地观测中.然而,无线电信号在空间传播过程中会不可避免地受到电离层效应的影响,导致信号的相位、幅度发生变化,使得工作在电离层之上的SAR系统的成像性能受到干扰.本文分别从法拉第旋转、背景电离层和电离层不规则体三个方面介绍了电离层效应对不同轨道SAR系统成像性能的影响,并总结了电离层效应的补偿修正方案.最后,给出了电离层效应对星载和月基SAR成像影响的一些亟待解决的问题,以促进星载和月基SAR成像的发展及应用.     

简缩极化SAR模式下极化方向角的估计

利用简缩极化SAR模式下得到的散射向量对极化方向角的估计进行了推导。通过对圆极化形式的分析,将其用于简缩极化模式下的散射向量,利用简缩极化散射数据得到极化方向角的估计值。同时采用实测数据进行实验验证该方法,探讨了简缩极化模式下极化方向角估计的可行性和应用价值。     

贝叶斯集成框架下的极化SAR图像分类

对于极化合成孔径雷达(SAR)图像,由于雷达角度和地物形状导致属于同一类的数据可能存在较大的差异性.针对此问题提出了一种基于贝叶斯集成框架的极化SAR图像分类方法.该算法采用贝叶斯集成,通过学习不同个体而获得的分类面来改善极化SAR图像分类性能.首先,输入极化SAR图像,并获得其对应的极化SAR数据及特征.从图像的每一类中任意选择像素点作为图像分类的原始训练样本,并对其进行随机划分获得不同的样本子集.然后,基于获得的样本子集构造对应极化SAR图像的贝叶斯集成框架.最后,通过构造的贝叶斯集成框架对极化SAR图像进行分类.特别在构造贝叶斯集成框架中采用支撑矢量机作为基本的分类器算法.实验结果表明,所提出的算法相比经典的极化SAR分类方法和单个SVM的极化SAR分类方法获得更好的分类性能.     

一种改进的高分辨极化SAR相干斑抑制算法

SDAN-FP算法在高分辨极化SAR相干斑抑制方面具有潜在的应用前景,但是该算法的同质区域选择方案未考虑地物极化散射特性。为提高同质区域选择的准确性,首先用及时更新功率后的SDAN方案对每一个待估像素自适应地选择同质区域;然后引入主散射机理判别机制进一步优化同质区域;最后估计得到极化相干矩阵,从而实现了更为有效的高分辨极化SAR图像相干斑抑制。基于仿真和实测极化SAR数据的相干斑抑制实验验证了文章算法的有效性。     

合成孔径雷达的点目标模拟研究

在探讨星载SAR成像机理的基础上,讨论了系统参数的选取:结合这些参数,给出了点目标模拟的方法,得到了点目标的模拟数据;并采用通常的R-D算法,对该数据进行了成像处理,得到了点目标的成像结果。     

基于深度学习的星载SAR工作模式鉴别

针对传统星载合成孔径雷达（SAR）工作模式反演方法在识别准确率和时效性上存在局限性的问题,根据SAR信号的特点,提出基于一维卷积神经网络的星载SAR工作模式识别模型. 该模型以星载SAR信号脉冲峰值幅度作为输入,利用卷积神经网络的自主学习和模式识别能力,避免了传统方法的人为影响因素,能够学习原始信号更具有代表性的特征,最终实现星载SAR工作模式的有效识别. 在设计一维卷积神经网络结构时,参考了现有性能较优的卷积神经网络,根据网络训练过程中准确率和损失值的反馈,调整设置了较优的参数以训练得到具有良好识别性能的模型. 基于仿真数据的对比实验表明,该模型相较于传统反演方法具有更高的识别准确率,同时对于主旁瓣信号和不同侦收条件均具有较优的鲁棒性和抗噪性.     

一种改进的SAR原始数据频域模拟方法

传统的原始数据频域模拟方法中系统冲激响应函数是固定不变的,且没有考虑距离徙动,影响了原始数据的模拟精度。推导了SAR点目标回波数据频域冲激响应的精确解,该精确解包含了距离徙动效应,且方位向的多普勒参数随着目标位置的变化而变化;在此基础上,给出了一种改进的SAR原始数据频域模拟方法,利用该精确解与地面场景散射单元的后向反射系数卷积得到回波数据。仿真实验表明了该方法的可行性、有效性,与传统频域模拟算法相比,该方法极大地提高了数据模拟的准确性。     

一种新的合成孔径雷达三维成像方法

研究了从全极化合成孔径雷达(SAR)图像数据中提取方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维成像。阐述了极化合成孔径雷达三维成像的快速搜索算法,对快速搜索算法作了修正与完善。提出了由Stokes矢量推导的极化椭圆方向角解模糊算法,利用真实的极化SAR图像数据得到了极化三维成像结果;并讨论了极化三维成像对地势场景的要求。     

电偶极子组天线幅相误差校正

存在幅相误差时,基于特征值分解的子空间类算法性能急剧恶化.为了校正幅相误差,用一个线极化校正源信号,无须准确已知校正源的波达方向.在校正过程中只需将待校正电偶极子组绕x轴旋转90°,根据旋转前后到达角的关系以及对应电场分量的比值关系得到到达角的估计,进而得到幅相误差的估计,导出了到达角和幅相误差估计的闭式解.数值仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于传播算子的ESPRIT极化参数估计算法

针对极化敏感阵列参数估计过程中需要奇异值和特征值分解,以及低信噪比下估计误差偏大的问题,提出基于传播算子的二维旋转不变子空间(estimation of signal parameters via rotational invariance technique,ESPRIT)算法,改进算法引入非圆信号共轭相关统计信息构造一组新的接收数据,将这组新数据与真实数据重构组合求得噪声子空间;采用ESPRIT算法将信号子空间分块得到旋转不变因子,无须特征值分解和谱峰搜索,实现信号空间到达角(direction of arrival,DOA)和极化角的精确估计.所提算法在参数估计性能上要优于经典算法,在低信噪比情况下均方误差较小,并且可降低计算量,最后由Matlab仿真验证所提算法的有效性.     

水冷式微波消融天线的特性研究

针对热消融术中的水冷式微波天线的特性进行了研究,采用体模实验和离体实验确定了天线的比吸收率(SAR)及热消融范围.结果表明,水冷式微波天线能降低中心区温度,避免炭化现象的产生,热消融区类似于椭球形.     

基于HLA的分布式SAR联邦成员开发

高层体系结构(HLA)采用面向对象的方法为分布式仿真的可重用和互操作提供了标准,HLA现今已广泛应用于电子系统仿真领域。本文基于HLA的分布式仿真结构,以面向对象的建模方法为指导,设计了SAR仿真系统的框架和各个联邦成员的仿真模型,提出了成员之间的数据传递标准。联邦成员的设计是基于HLA仿真系统设计的重点,直接影响着系统的开发和性能,本文详细阐述了SAR仿真系统中联邦成员的设计开发。     

基于SAR回波数据的置乱干扰分析与仿真研究

对被干扰的卫星下传数据进行检测和恢复是空间信息对抗的重要课题之一。文章针对SAR被干扰下传回波数据,分析研究了数据置乱干扰的检测与恢复问题。首先分析了SAR下传回波数据特点及其成像机理,给出了回波数据置乱干扰的原理;其次通过仿真,分析了基于回波实部与虚部变换的数据置乱干扰对SAR图像数据的影响,并对干扰效果进行了评估;最后根据回波实部与虚部变换所产生的干扰统计特征,给出了相应的检测与恢复方法。     

快速的Otsu双阈值SAR图像分割法

在分析SAR图像的统计分布特征的基础上,根据SAR图像自动目标识别对SAR图像分割的要求,提出了一种适合SAR图像的Otsu分割算法。算法首先利用CFAR进行粗分割,然后利用Otsu进行细分割。实验结果表明,该算法分割准确且计算量小,客观评价值较高。     

基于GPS信号的双基地SAR成像方法研究

对基于导航信号的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）成像方法进行了研究,主要是在星载一机载双基地配置情况下,利用GPS（global positioning system）卫星信号作为照射源,机载接收机接收点目标回波,通过距离向和方位向的压缩处理进行点目标成像。不同于线性调频信号,导航信号是扩频信号。研究了该信号的距离压缩方法,并给出一种方位压缩的实用方法,较好地达到方位压缩效果：利用Matlab工具进行了多点目标回波和成像算法的仿真。仿真结果表明：利用导航信号可以构成双基地SAR成像系统。     

基于整数压缩比的SAR图像浮点数据压缩研究

提出了一种基于预处理和自适应区域编码的SAR浮点图像数据压缩方法，通过对预处理和DCT后的信息熵和图像数据的信噪比关系的研究分析，确定符合SAR数据特征的预处理参数，再根据不同图像块的DCT特征，对其进行整数倍压缩，通过实验，证明了该方法可取得非常明显的效果。     

基于快速回波算法的雷达仿真

针对弹载雷达系统仿真速度较慢的问题,提出一种适用于弹载雷达系统的快速回波模拟算法。新算法引入了慢时间的概念,重新推导了雷达回波的表达式,以相参雷达为例,比较了新算法与常规回波模拟算法的运算量,分析了两种算法的等价约束条件。仿真实验结果表明,新算法比常规算法运算量小,并在满足一定误差要求的情形下与常规算法等价。     

基于局部纹理特征的合成孔径雷达变体目标自动识别算法

提出了一种针对变体的识别算法,利用变体与原目标局部纹理之间的相似性进行识别。首先,提出了一种基于清晰边缘的合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)图像配准算法;然后使用结合伽柏(Gabor)变换,局部二值模式(Local binary pattern,LBP)和空间区域直方图的纹理特征来描述SAR图像;最后用基于大特征的直方图序列的匹配做识别。基于MSTAR S2的试验结果证明了本算法的有效性。     

单视SAR图像的相干斑特征分析与统计

本文根据SAR成像机理,给出了SAR相干斑的确切定义,分析了其产生的原因,并给出了统计方法和公式。     

SAR浮点图像数据压缩

根据SAR浮点图像数据、定值压缩和实时分块传送的要求,提出了基于空域点非线性预处理和DCT直流系数归一量化的压缩方法,实用效果非常明显．