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。     

简缩极化SAR数据处理与应用研究进展

极化信息能丰富合成孔径雷达(SAR)数据的信息量,在农业、环境、海洋、森林、军事等领域取得了广泛的应用,但同时也面临分辨率较低、幅宽较小的问题,带来较高的应用成本。简缩极化SAR(CP SAR)作为一种能同时获取较为丰富的地表信息并实现较大幅宽观测的极化SAR模式,在过去十余年中引起了科研人员的广泛关注。随着印度RISAT-1卫星的成功发射,简缩极化SAR在一系列应用研究中取得了新进展。该文简要介绍了简缩极化SAR的经典数据处理方法,总结了近十余年来简缩极化SAR在农业和海洋应用领域的主要研究成果,最后对其发展方向进行了分析与展望。      

星载极化SAR原始数据模拟研究

该文提出了一种星载极化SAR分布目标原始数据模拟和仿真方法。在引入极化后向散射矩阵的基础上,介绍了分布目标后向散射系数的计算方法,详细阐述了极化原始数据产生过程。最后通过对模拟得到的极化原始数据的仿真再现图像分析,证实了对星载SAR极化原始数据模拟的正确性。     

基于城区特征和SLIC的简缩极化SAR分类方法

简缩极化SAR作为一种特殊的双极化模式,可以获取较为全面的极化信息,同时也能获得较大的成像幅宽,近年来得到了研究人员的关注。但以往基于极化度的分解方法存在体散射过估计的问题,导致分解与分类的结果在城区部分,尤其是大方位角城区部分表现一般。本文采用基于城区描述子的简缩极化分解方法,将分解获取的特征进行Wishart迭代分类,同时利用SLIC算法进行超像素分割,在超像素区域内进行类别合并,从而改善分类效果。实验采用Radarsat-2旧金山区域的全极化数据仿真合成CTLR模式及π/4模式的简缩极化数据验证了算法的可行性,实验表明,对于两种模式,本文方法在小方位角城区分类精度提高约20%,大方位角城区分类精度提高约10%。     

基于加权SVM和m-χ分解的简缩极化SAR图像舰船检测

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。针对海上舰船目标检测,提出一种基于加权支持向量机(SVM)和m-χ分解的简缩极化SAR图像舰船检测方法。该方法首先对简缩极化的极化参数进行提取,构造加权特征向量,然后基于加权SVM分类器对简缩极化SAR图像舰船目标进行检测,最后利用m-χ分解后3个分量对应不同散射机制的差异进行虚警去除。基于NASA/JPL AIRSAR机载以及Radarsat-2星载全极化实测数据模拟的圆极化发射线极化接收(CTLR)模式的简缩极化数据实验结果表明,该方法能在舰船目标检测的同时,有效去除虚警和模糊噪声。     

基于模型的π/4模式简缩极化干涉数据目标分解

基于模型的目标分解是极化合成孔径雷达(SAR)的一个重要应用,基于模型目标分解依赖于极化数据仅能获得各散射机制的能量信息.该文将基于模型的分解技术应用到π/4模式的简缩极化干涉SAR(C-PolInSAR)数据中,对互相关矩阵进行分解,在获得各散射机制功率的同时获得对应的散射相位中心.该文首先推导出3种散射机制π/4简缩极化SAR干涉观测下散射模型,然后运用数值计算方法进行目标分解,最终求解出各散射机制的功率贡献及相位中心高度信息.仿真数据验证了该算法的有效性,分析了不同波段及不同地表参数对分解结果的影响.     

基于简缩极化干涉SAR数据的森林垂直参数反演

森林区域竖直结构参数的反演是极化干涉雷达的一个重要应用,基于RVoG模型,运用全极化干涉数据可成功获得森林区域的地形估计及树高反演。该文将基于单基线简缩极化干涉SAR(C-PolInSAR)数据对森林区域进行林下地形估计及树高反演。推导单基线简缩极化干涉相干系数及相干区域,根据相干区域进行直线拟合,提出简缩极化干涉数据下的地形相位判别准则及体散射去相干估计方法,然后完成树高反演。通过L, P波段仿真数据以及实测机载数据对上述方法进行验证,获得正确地形及树高。简缩极化发射波极化状态不唯一,因此该文详细分析不同参数的椭圆极化对地形及树高等参数估计的影响,研究表明地形树高受椭圆极化波影响较小,也验证了估计方法的稳定性。     

合成孔径雷达简缩极化干涉数据的植被高度反演技术研究

该文提出了一种利用合成孔径雷达简缩极化干涉数据进行植被高度反演的三阶段方法。将全极化干涉数据处理中的相干最优方法引入简缩极化干涉数据处理,由相位最优相干系数对应的最优相位获得体去相干系数和地表相位的初始估计,利用相干区域边界提取方法更新体去相干系数,得到精确的植被高度估计值。采用欧空局提供的L波段的模拟全极化干涉数据构造简缩极化数据集,将该数据用于植被反演,反演结果验证了提出方法的有效性。     

基于混合极化架构的极化SAR:原理与应用(英文)

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）应用性能主要受限于同时获取高分辨与宽测绘幅宽的雷达图像的能力。而对于极化SAR（Polarimetric SAR,PolSAR）系统而言,其测绘幅宽更加受限。近年来,称为混合极化（Hybrid-Polarity,HP）架构的新型极化SAR架构吸引了广泛的注意。相比于传统的线性极化SAR,基于混合极化架构的极化SAR具有两点重要优势:更宽的测绘幅宽与更低的硬件要求。该文首先回顾了包括系统设计、系统模型与定标方法在内的混合极化架构相关原理。接着详细阐述了混合极化架构在定标与发射配置两个方面在工程实现中的难点并提出了一种改进型混合极化架构。与此同时,还介绍了以实验验证为目的而开发的原型实验系统。该文的后半部分回顾了适用于基于混合极化架构的极化SAR的相关应用。由于基于混合极化架构的极化SAR系统产生的全极化数据可以直接转换为传统的线性全极化数据,因此这一部分内容主要集中在对应的双极化应用,即简缩极化（Compact Polarimetry,CP）应用上。      

极化SAR目标相对最优极化研究

极化SAR通过测量地物目标的散射回波得到极化散射矩阵或Stokes矩阵,利用极化合成技术得到任意发射和接收极化组合下的天线接收功率。目标相对最优极化就是选取一种收发极化状态使得研究目标和背景地物的接收功率对比度达到最大。文中首先分析了目标相对最优极化的模型,指出了它们的优缺点,然后提出了一种新的改进模型,并用交替迭代方法进行了模型的解算,最后结合荷兰Flevoland地区全极化数据作了试验,证明了其有效性和正确一陆。     

星载多极化合成孔径雷达波位设计研究

星载合成孔径雷达的波位设计是影响系统性能的重要部分,需要综合考虑距离模糊、方位模糊、噪声等效雷达截面等限制条件.文中对星载多极化合成孔径雷达时分工作方式的波位设计中涉及的问题进行了数学建模与分析,给出了详细的波位设计方法和流程,并对雷达卫星2全极化标准条带模式进行了实验仿真.仿真结果验证了该方法的有效性.     

极化SAR图像舰船目标检测研究综述

极化合成孔径雷达(PolSAR)使用二维脉冲压缩技术获取高分辨力极化信息图像,目前已广泛应用在军事侦察、地形测绘、环境与自然灾害监视、海上舰船目标检测等领域.如何解决复杂海杂波的建模与参数估计、慢小目标检测、密集目标检测等问题仍然是当前PolSAR图像舰船目标检测的难点.该文归纳梳理了PolSAR图像舰船目标检测的4类...     

星载合成孔径雷达的可靠性设计

阐述了星载合成孔径雷达的可靠性建模、可靠性指标分配和可靠性预计的方法，明确了星载合成孔径雷达的降额设计、热设计、冗余设计、结构设计、软件设计、接口设计、抗干扰设计、环境适应性设计等可靠性设计要求，从而保证了产品可靠性指标的实现。     

合成孔径雷达图像舰船目标检测与分析

舰船检测是合成孔径雷达图像海洋应用的一个重要部分。本文设计了舰船检测步骤，给出了SAR图像舰船形状分析的方法，对于舰船目标进行自动检测并计算出舰船参数，通过实验验证目标的检测与分析是有效的。     

复杂场景下的极化SAR图像机场跑道检测

提出一种基于极化分解分类与结构特征相结合的复杂场景全极化SAR图像机场跑道检测方法。首先利用先验信息粗选图像中各类样本目标进行H/α分解提取图像中各类训练样本,然后根据极化SAR图像的统计特性,利用贝叶斯分类器对图像进行分类,提取图像中机场跑道疑似区域,再结合机场跑道的五种结构特征用二叉树法进行判别,最终确定机场跑道区域。利用美国UAVSAR系统采集的多组全极化实测数据对算法进行实验,结果表明,该算法能够有效地检测出跑道,且检测的跑道结构完整,轮廓清晰,虚警率低。      

星载合成孔径雷达回波信号的仿真

分析了星载合成孔径雷达空间几何关系和卫星轨道摄动方程,提出了一种基于Stop and go模型的星载SAR回波信号仿真方法。详尽地描述了整个仿真过程,讨论了回波信号仿真的方法,并给出回波信号的仿真结果和RD算法成像结果。     

多方位角多基线星载SAR三维成像方法研究

传统星载合成孔径雷达(Sythetic Aperture Radar, SAR)采用多基线的方式可获取目标区域的3维图像,解决了SAR 2维图像中的叠掩问题,但仍存在因遮挡导致的信息获取不足的问题。为此,该文首次提出了多方位角多基线星载SAR 3维成像方法,其不仅解决了叠掩问题,还通过融合不同方位角下获取的3维点云减少了遮挡区域,提升了星载SAR信息获取能力。文中首先建立多方位角多基线星载SAR空间观测模型,并通过推导论证斜视多基线观测和正侧视多基线观测具有相同的数学信号模型,为直接将正侧视时的3维成像方法应用于斜视时的3维处理提供理论支撑;在此基础上,给出多方位角多基线星载SAR 3维成像方法及处理流程,其包括SAR斜视3维处理和多方位角3维点云融合两个步骤;最后,通过方位角45°下的点阵目标实验验证SAR斜视3维处理方法的有效性,并利用方位角45°和–45°下的直升机目标仿真验证多方位角3维点云融合方法的有效性。      

星源照射双/多基地SAR成像

星源照射双/多基地合成孔径雷达(SAR),采用卫星发射,卫星、临近空间、飞机、地面等平台接收,实现对地海面场景和目标的高分辨成像。该技术具有可成像范围广、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点,且可以通过波束调控实现扫描、聚束、滑动聚束等多种组合成像模式,从而获取更加丰富的成像信息,具有十分广阔的民用和军事应用前景。目前,国内外针对星源照射双/多基地SAR成像技术开展了多年的研究,积累了诸多研究成果。该文分别从系统组成、构型方法、回波模型、成像方法、收发同步与试验验证等方面对该技术进行阐述与分析,同时对相关的研究工作进行较系统的回顾,并展望了星源照射双/多基地SAR成像技术未来的发展方向。     

一种改进的极化 SAR 自适应非负特征值分解

自适应非负特征值分解(ANNED)存在两个局限性,一是利用非负特征值分解(NNED)的搜索解法计算体散射功率,需要反复计算特征值,计算代价较高;二是 ANNED 的余项协方差矩阵可能存在负特征值,从而造成分解结果是无意义的.针对这两个局限性,该文提出了一种改进的 ANNED,首先通过计算 NNED 中余项协方差矩阵主子式的零点提出 NNED 的快速解法,该方法在用于提取 ANNED 的体散射功率时不需要反复计算特征值,从而提高了计算速度;其次该快速解法用于调整 ANNED 的散射功率以此解决余项协方差矩阵存在负特征值的问题;实验表明,改进的 ANNED 能明显增强城区的二面角散射功率,减少城区的体散射功率,并有助于提高分类精度.     

空载合成孔径雷达技术及展望

空载合成孔径雷达（ＳＡＲ）是一种现代高分辨率侧视成象雷达，它应用合成孔径技术、脉冲压缩技术和数字信息处理技术，获得方位向和距离向的高分辨率。本文将对空载ＳＡＲ的现状及发展趋势进行综述，并主要讨论ＳＡＲ的有关技术，涉及星载ＳＡＲ工作模式和体制，雷达数字图象的信息获取与成象处理等，最后，给出了ＳＥＡＳＡＴ－Ａ卫星ＳＡＲ数字成象结果。