基于小波变换改善天气回波信噪比的模拟分析

为了提升天气雷达对弱气象目标的发现能力,扩展系统观测的动态范围,可以从改善雷达回波的输出信噪比方面来考虑.从信号处理算法层面寻求改善天气雷达回波的输出信噪比的方法,提出运用小波变换的方法来达到这个目的.首先介绍了小波消噪的基本原理,再结合具体雷达系统参数,进行了相关的算法模拟,其结果表明,在符合高斯谱特征分布的模拟回波在不同信噪比（-20～10dB）设定条件下,运用小波变换的去噪方法可以使其信号的输出信噪比提高大约5～11dB,为天气雷达探测更多的弱气象目标提供了有利条件.     

利用EMD阈值消噪改进MW组合周跳探测性能

分析MW组合观测值的噪声特性,评价其实际周跳探测性能,提出利用EMD阈值消噪方法进行降噪。对于EMD的端点效应问题,在MW递推均值上增加虚拟噪声构成虚拟观测值对数据进行延拓。估计MW组合经EMD分解后各层分量的阈值,削弱噪声影响。分析消噪后含周跳MW组合所发生的变化,指出周跳具有"扩散"现象,提出基于消噪后MW组合的探测方案。     

砂层应力资料的研究与应用

对砂层应力仪产出的数据进行分析,发现影响数据分析的主要因素包括高频与低频信息中的噪声、观测信号的背景性变化、地震前兆的趋势异常与短期异常等。为识别与消除干扰提取不同频率的信息,采用小波分析方法对信号进行了处理。     

基于完备经验模态分解自相关消噪技术的GNSS高精度动态变形监测研究

为了更好地消除混杂在变形序列中的噪声,利用完备经验模态分解（CEEMD）将形变信号自适应分解为不同尺度的振动模态。针对分解分量中信号和噪声区分标准不唯一的问题,构造一种CEEMD与自相关分析相结合的去噪算法,实现有效信号和随机信号的分离。将该算法应用在仿真实验和GNSS变形监测实测数据处理中,并与传统的小波去噪方法进行比较。结果表明,该算法避免了小波基选择带来的影响。     

风廓线雷达极低信噪比信号的小波方法提取

风廓线雷达回波信号中包含的噪声不仅降低信号的质量,而且还严重影响各种相关处理算法的有效性,甚至影响雷达本身的探测能力。因此,提出高效稳健的信号提取方法对于风廓线雷达数据的有效应用起着非常重要的作用。针对风廓线雷达回波信号非常微弱导致有用信息提取困难的问题,对比分析现有3种小波滤波方法,提出一种基于连续回波相关的空域相关新算法。利用MATLAB软件进行风廓线雷达信号降噪提取的仿真实验,结果证明改进后的方法优于原空域相关滤波方法和经典风廓线雷达信号处理方法,并取得较好的去噪效果。     

VMD-SG-WT去噪法及其在混沌去噪中的应用

为对混沌信号进行降噪,提出基于变分模态分解(VMD)的混合去噪(VMD-SG-WT)方法,首先基于各分量间的最小巴氏距离确定VMD分解模态参数,通过VMD将混沌信号分解成多个本征模态函数(IMFs);然后分别计算各个IMF分量与原始信号间的相关因数,根据相关关系指标确定IMF分量的含噪程度,对有效成分主导的信息分量重构进行Savitzky-Golay平滑滤波,对噪声主导的噪声分量重构进行小波降噪处理;最后利用平滑的信息分量与小波去噪的噪声分量进行重构,得到最终去噪的信号。采用VMD-SG-WT去噪法对Lorenz系统产生的仿真信号和实测的太阳黑子数序列进行降噪处理,并与局部投影去噪法、小波去噪法、经验模态分解(EMD)去噪法和单一VMD去噪法进行对比。结果表明:VMD-SG-WT去噪法能够有效对混沌信号进行降噪,去噪效果相对优于其他去噪方法的去噪效果。     

基于CEEMD和改进小波阈值法的钢架结构沉降数据去噪方法

在钢架结构安全监测过程中,针对沉降数据易受外界环境噪声干扰的问题,在互补集合经验模态分解(CEEMD)的基础上提出改进小波阈值函数的去噪方法。首先对含噪信号作CEEMD分解,得到各种本征模函数(IMF);之后选取IMF分量使用改进小波阈值去噪;最后重构IMF信息,取得降噪后的信号。仿真结果表明,基于CEEMD和改进小波阈值法的混合方法能够有效滤除信号中的噪声分量,提高沉降数据监测精度。     

结合CEEMDAN的改进小波阈值地下水温观测数据去噪方法

提出一种结合自适应噪声完备集合经验模态分解方法(CEEMDAN)的改进小波阈值降噪算法,用于地下水温观测数据的去噪。在利用该方法与传统的去噪方法分别对仿真信号进行降噪后发现,该去噪方法性能更优,并且在对实际采集到的含有噪声及异常突变的地下水温数据进行处理方面,也展现出比传统单一滤波手段更好的效果。     

Jason-3卫星高度计回波波形去噪及重定方法研究

针对传统波形重定方法无法有效处理近海区域卫星高度计回波波形中的噪声问题,提出基于奇异谱分析的Jason-3高度计回波波形重定新方法,以进一步提高波形重定数据质量。通过奇异谱分析方法滤除回波波形中包含的噪声信息,提取出主要波形信息,然后进行波形重定处理。对原始波形及去噪后的波形分别进行波形重定处理,比较分析重定海面高。结果表明,本文提出的基于奇异谱分析的Jason-3高度计回波波形重定方法是有效、可靠的,对进一步拓宽卫星测高技术在近海区域的应用具有一定的借鉴意义。     

基于EEMD分解的伸缩仪气压干扰分析及排除方法研究

通过对宽城台伸缩仪受气压干扰的典型事件进行研究,分析气压与观测数据之间的关系;通过对原始信号进行EEMD处理,分解出含有干扰信息的IMF分量并对其进行Hilbert变换,同时对不同频率的含噪IMF分量进行阈值降噪处理,并对信号进行重构。结果表明,该方法对气压干扰信号的降嗓具有较好的效果,对提高观测数据的质量具有一定作用。     

基于小波变换的SAR图像噪声滤除方法

合成孔径雷达(SAR)的相干斑噪声严重影响图像质量,降低图像的可判读性。常用的空间自适应滤波方法在滤除噪声的同时,损失了图像中的大量边缘细节信息。介绍了一种基于小波变换的SAR图像噪声消除方法,充分考虑噪声的统计特征,并把小波变换与空间滤波两者有机结合起来。通过滤波实验与其它滤波方法的对比。表明此小波滤波方法能更有效地消除SAR图像中的斑点噪声,而且能有效地保持图像中的纹理细节和边缘信息．     

一种改进的SAR影像斑点噪声抑制方法

合成孔径雷达(SAR)影像的应用越来越广泛,但斑点噪声很大程度上影响了SAR的应用。本文首先研究了常用斑点噪声滤波方法,在此基础上,将中值滤波与常用的Lee,Frost,Kuan滤波结合。实验结果表明,该方法在斑点噪声抑制及边缘保持上明显优于传统的滤波方法。     

A DEM fusion method for ascending and descending orbit StereoSAR DEMs in complicated mountain areas considering SAR echo intensity

To extract the high-quality DEM in complicated mountain areas,a DEM fusion method for ascending and descending orbit StereoSAR DEMs considering Synthetic Aperture Radar(SAR)echo intensity is proposed.After the analysis for the influence of terrain features and SAR side-looking imaging characteristics on radar echo intensity and DEM accuracy,four Terras AR-X images with the stripmap mode and the 3 m spatial resolution covering a certain area of Maoxian County,Sichuan Province,China,was selected as the experimental area.StereoSAR technology was used to extract the ascending orbit StereoSAR DEM and the descending orbit StereoSAR DEM,respectively,and the corresponding radar echo intensity map was calculated.Then,while comparing the radar echo intensity corresponding to the same point position,DEM fusion was carried out,and the accuracy of DEM before and after the fusion was analyzed with the ground points measured by GNSS-RTK as reference data.Finally,a high-quality DEM with a 3 m spatial resolution in the experimental area was obtained.The DEM accuracy was improved on all slopes,and the mean absolute deviation(MAD)improved to 4.798 m,the standard deviation(SD)improved to 6.087 m and the LE90 improved to 40.48 m.The experimental results indicate that the fusion method of highresolution ascending and descending orbit StereoSAR DEMs considering SAR echo intensity can effectively extract DEM with high accuracy and reliability,which can provide technical support for obtaining highquality terrain information in similar areas.     

Wave Height Estimation from SAR Imagery

This paper presents a method developed for estimating wave height from synthetic aperture radar (SAR) imagery without prior assumption of noise distribution. It is based on two-dimenslonal ocean wave spectra retrieved from fully calibrated SAR images. Wen‘s spectrum was used as first-guess wave spectrum in the retrieval process. Comparison of the estimated wave height obtained by this method from two ERS-1 SAR subimages dated 23 July 1994 with in-situ measurements showed that the method works well.     

一种由粗到精的光学与SAR遥感图像配准算法

由于光学遥感图像和SAR图像具有明显的非线性强度差异,且SAR图像存在斑点噪声,使得其配准存在较大难度。为此,本文结合基于特征和基于区域图像配准方法的优点,并组合为混合模型,提出一种由粗到精的自动配准算法。以光学遥感图像和SAR图像分别为参考图像和待配准图像,先以基于特征点的SAR-SIFT完成粗配准,再以基于区域的ROEWA-HOG完成精配准。① 采用SAR-SIFT算法进行特征点检测和特征匹配来计算图像的仿射变换模型,以消除参考图像和待配准图像之间明显的旋转、尺度和平移差异,至此完成图像粗配准;② 在此基础上利用分块Harris角点检测在参考图像上获得特征点,并根据特征点确定待配准图像上的同名点搜索区域;③ 计算图像的ROEWA梯度,构造以特征点为中心的模板区域内的HOG特征向量,以SSD作为相似性测度搜索待配准图像上的同名点,完成高精度的图像配准;④ 进行图像配准实验,对配准结果进行目视检查和精度评估。经过多组光学与SAR图像配准实验,验证本文算法能够结合基于特征和基于区域的图像配准方法的优点,较好地抵抗光学与SAR图像之间的非线性强度、旋转、尺度、平移差异和SAR图像的噪声影响,并逐步提高配准精度,最终配准精度达到1个像素左右,实现了光学与SAR图像的高精度自动配准,能够满足光学与SAR图像后续综合应用。     

差分InSAR处理及其应用分析

本文结合实例分析和介绍了影响In SAR处理结果的几个重要环节。如: 数据源及像对选择 ;影响In SAR处理的因素等。目前有4～5种雷达卫星数据可以用于In SAR的处理,ERS-1/2卫星数据效果最好; 差分In SAR处理的工作步骤中,亚像元精度的配准、相干性分析、全相位恢复等是其中的关键技术。In SAR的精度和噪声水平是In SAR能否实用的重要条件,噪声影响地物的相干性,噪声较大部位相干性消失,在整幅图像中噪声区域不大于30% ,将不影响整体的In SAR测量结果。     

Sentinel-1 TOPS影像干涉处理与形变监测

Sentinel-1A IW模式可获取250 km宽的SAR影像,且噪声小、重访周期短。然而Sentinel-1A的TOPS成像方式造成SAR影像方位向多普勒频率变化较大,干涉数据处理对影像配准要求极高。提出基于DEM和精密轨道的TOPS影像高精度配准和拼接方法,实现TOPS影像干涉变形监测的数据处理,并利用升降轨TOPS影像数据获取门源地震雷达视线向一致的同震变形,证实本文数据处理方法的正确性。     

InSAR时序分析高相干目标选取方法比较研究

合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）时序分析技术,利用时域上多幅SAR图像选择时间基线、空间基线满足一定条件的干涉对进行干涉,通过建立干涉相位形变模型获取地表形变信息。InSAR时序分析技术改善了差分干涉测量中时空失相干、大气延迟等问题,广泛应用于有关形变监测的多个领域,并逐渐成为获取长期地表形变趋势的重要手段。在InSAR时序分析中,针对不同应用选取合适的高相干目标选取方法,获得可靠的高相干目标,是获取精确可靠的地表形变信息的基础。本文通过分析永久散射体（Permanent Scatterers,PS）、分布式散射体（Distributed Scatterers,DS）选取方法的理论模型及其算法,研究其适用地物目标类型的异同,并分析、归纳总结了幅度相关法、相位分析法、信号杂波比法、相干性统计法等不同的高相干目标选取方法的优缺点。最后,以阿尔金断裂带西段部分区域为研究区,分别采用具有代表性的PS、DS选取方法开展该研究区域的选点实验,结果表明该研究区域DS选取方法比PS选取方法适用。本文方法为解决在不同地理区域进行应用研究时选取合适的选点方法提供参考。     

Analysis of multi-dimensional SAR for determining the thickness of thin sea ice in the Bohai Sea

Flat thin ice (<30 cm thick) is a common ice type in the Bohai Sea, China. Ice thickness detection is important to offshore exploration and marine transport in winter. Synthetic aperture radar (SAR) can be used to acquire sea ice data in all weather conditions, and it is a useful tool for monitoring sea ice conditions. In this paper, we combine a multi-layered sea ice electromagnetic (EM) scattering model with a sea ice thermodynamic model to assess the determination of the thickness of flat thin ice in the Bohai Sea using SAR at different frequencies, polarization, and incidence angles. Our modeling studies suggest that co-polarization backscattering coefficients and the co-polarized ratio can be used to retrieve the thickness of flat thin ice from C- and X-band SAR, while the co-polarized correlation coefficient can be used to retrieve flat thin ice thickness from L-, C-, and X-band SAR. Importantly, small or moderate incidence angles should be chosen to avoid the effect of speckle noise.     

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