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.     

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.      

分形海面电磁散射特性的基尔霍夫近似

利用二维Weierstrass带限函数模拟了粗糙海面的形状,讨论了风速、粗糙度等参量对海面形状的影响;针对模拟的分形海面形状,从亥姆霍兹（Helmholtz）积分出发,利用基尔霍夫近似推导了二维分形海面的电磁散射系数,并进行了数值模拟,同时对数值模拟结果进行了分析,讨论了海面形状对电磁散射的影响,所得结论可用于目标探测技术的研究。     

二维分形界面的远区散射场

采用分形函数模拟二维粗糙表面，首先给出了分形函数模拟的计算分式，然后进行了数值计算。通过发迹分形函数中的各个参数值去模拟不同粗糙度的表面，从而得到多种情况下的远区散射场的分布。     

二维分形海面雷达后向散射截面

本文中通过坐标变换,在局部坐标系中,建立起了散射场与入射场之间的关系表达式,推导出二维分形海面散射矩阵,利用此结果数值模拟二维分形海面的全极化后向雷达截面不同入射角的分布,并数值模拟了不同风向时,后向散射雷达截面的变化.发现四种极化方式下的雷达后向散射截面随入射角和风向分布图形完全相同,仅在数值上相差常数.     

全极化合成孔径雷达图像极化白化滤波参数估计方法的改进研究

本文介绍了全极化SAR图像相干斑抑制的极化白化滤波,及其参数估计的传统方法.针对传统参数估计方法的缺陷,提出了增强的自适应边缘检测参数估计方法.由于以上方法无法检测点、线目标,本文提出了一种新的参数估计方法.将这些方法应用到NASA JPL实验室的全极化SAR图像数据中,得到了相干斑抑制图像.对这些图像进行详细的分析、比较,结果证明参数估计新方法具有强的适应性和有效性.     

极化合成孔径雷达干涉技术

极化合成孔径雷达干涉（Pol—InSAR）技术是将极化技术引入干涉SAR研究的新兴技术。利用全极化、高精度、高标定,通过对全相干的极化数据进行干涉分析,把目标的精细结构特征与空间信息结合起来,大大提高一般标量干涉的性能。介绍了极化合成孔径雷达干涉技术的基本原理和发展状况,讨论了一些需要解决的关键问题,并给出了该技术的主要应用和发展趋势。     

极化SAR遥感中森林特征的提取

提出了极化散射矩阵总功率、极化熵、相似性参数的组合表达式。通过特征值分析可得该组合表达式的最优系数。该表达式对森林地区的特征敏感,所以可用来检测森林地区。使用中国天山地区的极化SAR数据,验证了所提方法是有效的。     

二维改进分形海面模型及海谱分析

针对分形海面模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,提出了一种统计模型和归一化带限Weierstrass分形模型相结合的二维海面模型,确定了方向海谱的闭式解,得到了表面功率谱和方向分布函数,并且和有关文献的数据进行了对比,对分形维数、频率幅度尺度因子、风速和风向等参量对海面轮廓的影响做了进一步分析。从仿真结果可知:表面功率谱和PM谱、JONSWAP谱、文圣常谱和南海的实测数据都拟合的很好,方向分布规律和Mitsuyasu方向函数相似,海面形状具有大尺度涌浪和小尺度张力波的特性,并且统计模型和分形模型的性质在改进模型中依然适用,验证了模型的有效性。     

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.     

一维改进分形海面模型及海谱分析

针对经典分形模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,提出了一种统计模型和归一化带限Weierstrass分形模型相结合的一维粗糙海面模型,得到改进分形表面功率谱,并且和PM谱进行了对比,对分形维数、频率幅度尺度因子、风速等参量对一维海面轮廓的影响做了进一步分析.研究表明:在不同风速下表面功率谱和PM变化趋势是一致的,证明了改进方法的正确性.海面形状具有大尺度涌浪和小尺度张力波的特性,并且统计模型和分形模型的性质在改进模型中依然适用,验证了模型的合理性.     

一维Weierstrass分形粗糙表面光散射特性研究

本文采用Weierstrass-Mandelbort分形函数模拟实际粗糙表面,从简谐光波满足的亥姆荷兹方程出发,利用基尔荷夫近似推导出Weierstrass-Mandelbort分形粗糙表面的光散射场的积分公式,数值计算并分析了表面散射光强的角分布特性。     

海面正置长方体目标复合散射极化特征

为分析海面上长方体目标的极化特征,通过极化特征图讨论了长方体目标尺寸参数和海面风速、风向对于复合极化散射的影响.计算结果显示入射角和目标尺寸足够大的情况下,二次散射更为突出,对应的极化特征图具有明显的二面角特点.侧风将会改变极化特征图的对称性.     

超光滑基片表面散射的理论研究

从理论和数值模拟两个方面对超光滑表面的散射电磁场进行了分析研究。从极化电流源的散射出发,推导了基片表面背向散射电磁场的微分散射分布。通过与经典散射理论的比较,发现在入射角和散射角都较小时,结论与经典散射理论相一致,但是在入射角或者散射角较大时,两者存在差异,原因是理论中考虑了阴影遮蔽效应,导致了入射光或散射光必须透过两...     

分形大气湍流中导体目标的电磁散射

提出了分形大气湍流中导体目标的电磁散射理论,导出了分形大气湍流中光滑导体目标散场的一阶矩和二阶矩。给出了平面波和球面波入射下互相关函数和结构函数随分维的变化关系。以光滑导体圆盘为例计算了其归一化后向散射截面σｎ。结果表明对于具有分形谱分布特征的大气湍流,分维对σｎ有较大影响。     

修正双尺度模型在非高斯海面散射中的应用

基于海浪在水平及垂直方向上的倾斜效应,应用修正的双尺度模型求解非高斯海面的电磁散射,在经典的一阶微扰散射系数上添加了一个附加散射系数项,它与非高斯海面的双谱函数成正比,且该项反映了海面后向散射系数在逆风和顺风向上观测结果的不对称性.在修正模型中还考虑了遮蔽函数、曲率效应等因素对散射结果的影响.最后应用修正的双尺度模型数值计算并讨论了非高斯海面后向电磁散射特性,修正模型下的计算结果与实验数据有较好的吻合.     

自由空间中偶极子云团极化散射特性研究：相干散射模型

根据相干散射模型,求得了偶极子云团的极化散射矩阵,并导出了偶极子云团散射截面的精确计算公式,它们能够反映出由于偶极子云团空间分布的变化而造成的散射截面起伏规律,原则上适用于一切偶极子云团（包括在大气层内抛撒的情形）散射截面的计算问题。     

基于分形的粗糙海面三维抛物方程模型及其应用

风驱海浪随机起伏变化是海面环境的典型特征之一, 而较大的风浪通常会给海面无线通信带来重要的影响.传统的抛物方程(Parabolic Equationmethod, PE)模型在预测粗糙海面的电波传播时, 未能充分考虑海浪的电磁散射以及阴影效应等.针对以上不足, 文中基于三维抛物方程, 引入动力学分形方法, 对传统的抛物方程模型进行了改进研究.相比传统的Miller-Brown近似方法, 改进后的预测模型能更好地反映出海浪几何特征对电磁波传播的影响.最后以舰载雷达的有效探测范围为计算背景, 对粗糙海面的电波传播特性进行了仿真分析, 结果表明了该模型在区域级海面环境电波预测的可行性.