星载P波段SAR电离层效应的双频校正方法

对于高分辨星载P波段SAR系统,电离层效应对P波段SAR会带来一系列较为严重误差,包括时间延迟、法拉第旋转和色散等,这些误差与电波频率和电离层TEC值关系密切,并使得图像质量下降。如何测量与校正电离层效应误差是星载P波段SAR面临的重要问题。根据SAR系统自身的宽带特点,借鉴GPS系统采用的电离层双频测量校正方法,提出了一种基于双频SAR距离像相关的延迟误差测量方法,计算机仿真结果表明,该方法有效提高了双频回波信号的电离层延迟误差测量精度,适于低频段星载SAR系统的电离层效应测量与校正应用。     

星载极化干涉SAR系统电离层去相干研究

中低频段(UHF/VHF、P、L)星载极化干涉SAR系统运行于电离层之上,会受到相位扰动、法拉第旋转等电离层效应的影响,从而降低系统的成像质量以及参数反演的准确度.本文从电离层造成的成像散焦和极化平面旋转角度出发,重点分析和推导了电离层不规则体去相干以及法拉第旋转效应对相干最优的影响,并通过仿真实验模拟了典型系统条件以...     

用IGS发布的TEC数据提高法拉第旋转校正精度

电磁波穿过电离层时引入的法拉第旋转是导致全极化微波辐射计观测亮温产生交叉极化的重要原因.分析得知IRI（international reference ionosphere）模型产生的TEC（total electron content）数据在部分低纬地区无法满足全极化辐射计对法拉第旋转的校正精度要求.为提高校正精度,分析了沿观测路径积分法和应用IGS（International GPS Service）发布的TEC数据校正两种方法对校正精度的影响.结果表明,沿观测路径积分法不能有效改善校正精度,而应用IGS数据校正可大幅提高低纬地区法拉第旋转校正精度,满足全极化微波辐射计对极化旋转角的校正精度要求.     

高分辨率星载P波段SAR系统参数设计

高分辨率星载P波段SAR系统由于工作频率低,相对带宽大,合成孔径时间长,电离层效应影响显著,对系统参数设计和选择提出了与常规星载SAR相比较高而独特的要求。为了获得高质量的P波段SAR图像,必须结合其特点对系统各项关键参数进行论证比较。提出了星载P波段SAR的系统分析流程,结合其特点分析了系统体制选择、工作频率和极化方式选择,给出了系统等效噪声系数、PRF、距离方位模糊、天线口径等关键参数的设计,仿真结果表明该文的结果在分辨率和观测带等关键指标上优于欧空局BIOMASS系统。论文的工作可为星载生物量观测P波段SAR系统的工程实现提供参考。     

极化合成孔径雷达及其应用

先进的对地观测卫星(即ALOS)在日本于2006年1月24日成功发射.在所携带的三个传感器中,L波段的相控阵合成孔径雷达(即PALSAR)能够使我们利用全极化的观测模式日夜对地球进行观测.尽管极化运行是实验性质的,但在世界上它首次为我们提供了星载的全极化数据.该文简单介绍ALOS卫星上的PALSAR系统、全极化数据的各种应用以及极化SAR图像分析结果.     

双波段全极化SAR图像非监督分类方法及实验研究

该文首先采用H/分类对像素进行了初始猜测,然后进一步采用Bayes最大似然估计(ML）分类法对像素进行重新归类．不同波段电磁波对地物散射具有不同的属性,因而我们采用双波段全极化SAR数据结合的分类方法,得到了更好的分类结果．SAR图像的相干斑会影响图像的分类准确度和精度．在进行分类处理前,对双波段全极化SAR图像相干斑进行矢量滤波处理．该文使用NASA/JPL实验室在天山地区的实测数据对这些分类算法进行了实验研究．给出了单波段以及双波段全极化SAR分类结果的伪彩色图．其中双波段全极化SAR滤波后数据具有相对最优的分类结果．     

基于支持向量机的极化SAR图像分类

与传统最大似然（ML）分类器相比，支持向量机（SVM）在小训练样本时仍具有良好的分类性能，目前已广泛应用于多个领域。该文在极化SAR特征提取的基础上，将SVM应用于极化SAR图像分类，分析了分类器参数对分类性能的影响。利用NASA／JPL实验室AIRSAR系统的L波段旧金山全极化SAR数据比较了SVM和ML的分类性能，并进一步给出了基于SVM的国内某地区双极化SAR图像分类结果。     

星载简缩极化SAR船舶目标检测技术研究

作为一种新兴的星载极化SAR系统,星载简缩极化（Compact Polarimetric）SAR能同时获取目标较丰富的极化信息和实现大幅宽观测,在海洋观测领域具有先天的优势。该文针对星载简缩极化SAR海上船舶目标检测应用,首先简要介绍了星载简缩极化SAR系统基本模式及发展,其次综述了典型的星载简缩极化SAR信息处理方法,在此基础上,重点分析比较了目前常用的星载简缩极化SAR船舶目标检测方法的特点,然后给出了作者研究小组在星载简缩极化SAR船舶目标检测方面的部分研究结果,最后分析展望了进一步研究方向。      

全极化微波辐射计10．7GHz极化通道法拉第旋转校正分析

全极化微波辐射计海面风场反演使用的10.7GHz电磁波在穿过电离层时其极化平面会发生法拉第旋转.根据目前微波辐射计法拉第旋转校正使用的3种方法,分析了其应用于10.7GHz极化通道校正的可行性.对基于电离层和地磁场数据沿观测路径积分计算法拉第旋转角的校正方法进行详细研究,建立了观测路径单位矢量与地磁场矢量的夹角随高度变化的几何关系,给出了积分计算的具体流程.最后根据计算结果对法拉第旋转角的变化规律进行了分析,为星载全极化辐射计的升降交点选择提供参考.     

一种星载SAR图像的系统级几何校正技术

在星历参数和星载SAR空间几何模型的基础上，本文实现了星载SAR图像的系统级几何校正，给出了一种基于空间几何模型的星载SAR图像像素定位技术，说明了经纬网中任意点所在距离线被雷达波束中心照射的时刻的估算方法。最后利用仿真数据验证了这种几何校正方法的有效性。     

一种宽波束机载SAR运动误差的频域补偿方法

对于方位向宽波束机载SAR系统的运动补偿在实际应用中具有重要意义。该文提出了一种对宽波束机载SAR系统运动误差进行频域补偿的方法。利用线性调频信号的时频对应关系,将时域误差转换到频域,基于短时傅里叶变换进行逐块的频域误差校正,得到精确聚焦的图像。文中对算法原理、适用条件、算法流程和运算量进行了详细分析。对P波段机载SAR系统低频运动误差情况进行了点目标和图像的仿真,验证了该方法的有效性。     

一种基于分布目标的PolSAR法拉第旋转角和通道不平衡参量的估计方法

星载极化SAR定标时除了考虑雷达系统本身的交叉耦合和通道不平衡f系统失真参数的校正外还需要考虑法拉第旋转角的校正问题。该文提出了一种利用分布目标统计特性估计法拉第旋转角和通道不平衡f的方法,该方法不需要预先知道所用目标的散射矩阵,而只需要两种不同类型分布目标满足互易性和不相关性。在实际应用中,同一场景内要找到满足要求的两种不同类型分布目标(如森林、草地、农田等)是比较容易的事情,因此该方法具有实际应用价值。该文还通过半物理仿真实验对该方法的有效性进行了验证。     

电离层对P波段星载SAR信号距离特性的影响

P波段星载合成孔径雷达(SAR)因其穿透特性而受到关注,但是电离层中的自由电子对P波段星载SAR电磁波的传播有较大影响。文中结合工程适用的电离层电子浓度剖面模型,分析了背景电离层电子浓度随时空变化将会引起SAR图像距离向的偏移,同时电离层的色散效应会导致SAR压缩后的波形展宽,使距离向的分辨率变差。仿真结果为P波段星载SAR系统设计提供依据。     

星载简缩极化SAR海上舰船目标检测性能分析

与全极化相比,简缩极化合成孔径雷达(SAR)因其更宽的幅宽,在海洋监视方面具有先天的优势。针对星载简缩极化SAR图像海上舰船目标检测,在全极化及简缩极化SAR特征参数提取方法研究基础上,基于实测Radarsat-2全极化数据模拟的混合极化(CTLR)模式简缩极化SAR图像数据,通过归一化距离对所提取极化特征参数的舰船目标和海杂波背景区分能力进行了系统分析与比较,在此基础上进一步对全极化及简缩极化的极化特征参数相似性进行了定量分析与评估,得到简缩极化和全极化的舰船目标检测分析结果。结果表明,简缩极化SAR的检测性能总体上接近于全极化。     

基于H-α和改进C-均值的全极化SAR图像非监督分类

该文提出一种基于H-α和改进C-均值的全极化SAR图像非监督分类方法.该方法先按H-α对全极化SAR图像进行基于散射机理的分类,再将分类结果作为改进C-均值算法的初始类别划分,从而实现地物分类.迭代次数确定是C-均值动态聚类算法的关键,文中利用图像熵给出了一种新的迭代终止准则.与H-α方法相比,该文方法能在保留分类结果物理散射机理的同时,实现有效的地物分类.NASA/JPL实验室AIRSAR系统获取的L波段旧金山全极化SAR数据的实验结果验证了该文方法的有效性.     

多角度极化SAR图像散射特征分解及SVM分类

在极化合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）图像理解和解译中,地物分类是重要的应用方向之一.为了研究多角度极化SAR图像的地物分类,文中基于极化统计特征差异性顺序,给出了多角度极化分解特征序列构建方法.首先,采用基于Wishart分布的统计量对非各向同性散射中心进行检测,并逐像素生成基于散射特征差异的新序列图像.然后,面向多种极化特征分解模型,提出通用的多角度极化特征一阶差分序列描述方法及编码方法,包括Yamaguchi四分量分解、Krogager分解以及H/A/Alpha分解,得到多维特征参数序列.最后,通过两种方法对比后最终选用支持向量机（support vector machine,SVM）方法对特征序列进行分类.通过机载P波段极化SAR开展360°观测试验,验证了该方法的有效性,并展示出在地物分类方面的应用潜力.     

P 波段雷达成像电离层效应的地面观测与校正

对于高分辨率星载P 波段SAR 系统,电离层效应对P 波段SAR 会带来一系列较为严重的误差,这些误差与电波频率和电离层积分电子总量(TEC)值关系密切,并使得图像质量下降。为了获得高质量的图像,必须对电离层误差进行校正。该文基于电离层导致的匹配滤波失配的数学模型,指出获得准确的电离层TEC 是校正的关键,提出了一种高精度的基于SAR 回波相位反演电离层TEC 的测量方法,并利用地基P 波段雷达对空间目标进行穿透电离层步进频ISAR 观测验证,实测数据处理结果表明,该方法有效提高了电离层TEC 测量精度,改善了ISAR成像质量,可适于低频段星载SAR 系统的电离层效应测量与校正应用。      

一种改进的星载SAR图像控制点几何校正模型

星载合成孔径雷达(SAR)用电磁波获取地球表面的电子图像。由于是侧视成像,SAR图像固有地含有定位误差,这些误差来源于SAR成像几何、成像模式、散射特性以及图像形成过程。因此,在SAR图像使用中必须考虑这些误差并予以校正。利用先验控制点信息可提高星载SAR图像定位精确度,校正几何畸变。分析了星载SAR图像定位的系统误差传递规律,通过将误差传递特性相似的系统误差源进行等效合并,提出了一种改进的系统误差校正模型,蒙特卡洛(Monte-Carlo)仿真实验验证了新模型具有更高的系统误差校正精确度。     

快速搜索算法与极化合成孔径雷达三维成像

从全极化(hh,hv,vh,vv)合成孔径雷达(SAR)图像数据中,可提取方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维成像。该文重点研究极化 SAR三维成像快速算法;提出由 Stokes矢量推导的的极化椭圆方向用解模糊算法;讨论目标极化散射特性对提取地势高度信息的影响以及处理方法;并利用真实的极化 SAR图像数据得到了极化三维成像结果。     

全极化合成孔径雷达(SAR)高度信息检测技术

从全极化合成孔径雷达(SAR)二维图像数据中,经过极化综合计,利用快速搜索算法计算每一个图像像素的极化椭圆方向角ψ、△ψ,从而提取雷达方位向的地势倾斜度信息,形成极化SAR三维图像.本文在极化合成孔径雷达(SAR)三维成像快速搜索算法的基础上,提出由Stokes矢量推导的极化椭圆方向角解模糊算法,并利用美国NASA1994年SIR-C采集的真实全极化合成孔径(SAR)二维图像数据,经计算机处理得到了极化合成孔径(SAR)三维成像结果.