距离-多普勒法对月面目标定位精度的研究

距离-多普勒(R-D)定位法是利用卫星星历数据和雷达回波数据的距离-多普勒信息对SAR图像目标进行定位,因无须在视场中选参考点,这对月面目标定位具有重要意义。距离-多普勒定位法对地面目标的定位已有广泛的应用,并有较好的精度,本文通过对定位误差源的分析和仿真,得出了距离-多普勒定位法对月面目标定位的精度。     

稀少控制下TerraSAR-X影像高精度直接定位方法

基于轨道数据的星载SAR影像直接地理定位技术是解决稀少控制条件下测图处理的重要手段之一,本文基于距离-多普勒(Range-Doppler,R-D)模型和地球物理模型,提出了一种由粗到精的TerraSAR影像直接地理定位方法.首先利用AIRGM算法对SAR影像目标进行粗定位,然后结合低分辨率DEM对SAR影像进行精定位,...     

基于投影点密度的车载激光扫描距离图像分割方法

对车载激光扫描系统获取的距离图像的分割进行研究,提出利用投影点密度进行距离图像分割的方法.该方法不需要其他辅助数据就可以进行距离图像的分割,给出应用实例.图像的分割是目标识别、定位、特征提取与建模的基础和关键.距离图像是离散坐标点阵列,不表达目标边界特征和拓扑关系,到目前为止还没有距离图像分割的成熟、可行方法.本文研究成果,展现了激光扫描技术在数据获取、处理研究上的新方向.     

用于星载SAR图像几何校正的稀疏控制点修轨方法

在斜距多普勒定位模型和高精度GPS轨道数据的基础上,提出了一种稀疏控制点(只需要3个控制点)的修轨算法,从而实现高精度星载SAR图像几何校正.该方法通过简化轨道参数模型,减少控制点数量,在保证校正精度的基础上,提高了算法效率.     

POS与DEM辅助机载SAR多普勒参数估计

由于机载SAR多普勒参数受载机不稳定飞行和复杂地形影响明显,目前仍缺少有效的矢量估计法。本文对POS和DEM数据及其误差对机载多普勒参数的影响进行了分析,以距离-共面方程构建的SAR几何关系为基础,在POS和DEM数据支持下,建立了一种多普勒参数矢量估计法,并通过仿真对提出的方法进行了验证和分析。理论和仿真表明,本文方法在高山地形、不稳飞行及大斜视角等复杂条件下,亦能够为机载SAR瞬时多普勒中心提供高精度估计。     

无地面控制点的星载SAR影像直接对地定位研究

针对星栽合成孔径雷达（SAR）对地面目标的定位问题，分析了在无地面控制点的情况下，利用距离-多普勒（R-D）模型和地球模型进行对地定位的理论与方法，给出了在无地面控制点（GCP）而有数字高程模型的情况下利用R-D模型进行对地定位的求解方法。用天津地区ERS-1数据进行实验，其结果与当地地形图进行比较，精度在50m以内，表明该文提出的方法是正确、可行的。     

基于CNN和RNN的像素级视频目标跟踪算法

影像目标跟踪定位技术是当前计算机视觉领域的研究热点,目标跟踪算法也是现阶段将视频结果用于定位的薄弱环节之一．本文分析了像素级目标跟踪存在的问题,根据深度学习在图像领域的最新研究成果与视频跟踪需求,结合最新的图像分割、卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)和加密解码结构等方法提出了一种像素级视频目标跟踪算法．使用公开数据集实现算法并设计了定量评价指标．实验结果表明该算法具有较强的像素级视频目标跟踪定位能力      

基于多源卫星图像融合的水坝检测方法的研究

本文提出了一种基于多源卫星图像融合的水坝检测方法，该方法在特征级融合的模式下，利用多源卫星图像特征信息互补的优势，先后提取多个卫星图像中目标的特征信息，再通过多传感器数据融合方法中的逻辑模板法对特征进行融合，得到系统的目标结果输出。试验结果显示，该算法能在大幅复杂背景下有效地对水坝进行检测并定位，并减少了单源卫星图像进行目标检测的错判、误判率。整个算法能完全实现自动检测，可达到预想的目的。     

星载SAR距离-多普勒定位算法中地球模型的修正

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)距离-多普勒定位算法(R-D算法)模型基于严格的成像几何构建,不需在视场中设置任何位置确知的特征点。但对具有一定高程的目标,以往的研究将目标高程直接加在平均赤道半径上对地球模型进行修正。由于地球体的椭球特征,这种修正并不能完全消除高程对定位误差的影响,会产生随纬度和目标高程变化的定位误差。本文介绍R-D定位算法的原理,推导将目标大地高归算至地球赤道半径的公式,给出地球模型合理的修正公式。最后根据实例和仿真分析,表明在低纬度的定位研究中,以往的修正方式仍然可以达到很高的精度;而在高纬度和高海拔地区,则会产生较大的定位误差,应使用更为合理的地球模型。     

三维建模系统的综述

一个完整的三维模型重建系统由数据获取、图像分割、图像配准、几何建模和纹理建模五个基本模块构成。其中,图像分割与图像配准算法是三维建模领域的重要研究内容。对基于距离图像和光学强度图像的三维模型重建系统进行综述,对距离图像的分割、距离图像的配准这两项关键技术进行分析和总结,分析比较各种距离图像分割算法和各种图像配准算法。最后,分析比较目前国际上几个典型的三维建模系统。     

火星探测器精密定轨软件研制及实测数据处理

研发了一套具有自主知识产权的火星探测器精密定轨及动力学参数解算软件系统，介绍了软件的设计思路与基本结构。对2009年8月中国甚长基线干涉测量网跟踪的火星快车号三程多谱勒数据和相同弧段欧洲空间局的双程多谱勒数据进行了处理。结果表明，对于三程多谱勒数据，精密定轨后的残差处于0.079 mm/s的水平，轨道与比利时皇家天文台发布的火星快车精密轨道（精度20~25 m）最大差距小于100 m；对于欧洲空间局双程多谱勒数据，精密定轨后的残差处于0.067 mm/s的水平，轨道与精密轨道最大差距小于10 m。对火星快车跟踪数据的处理结果表明该软件可靠。     

超宽带SAR大测绘带成像的运动补偿技术研究

与高波段窄带SAR相比,UWB SAR孔径长,多普勒调频率有较大不同.针对UWB SAR中多普勒调频率的不同形式,研究了一种大测绘带条件下UWB SAR的运动补偿方法,即通过直线拟合求出不同距离单元内的多普勒调频率,然后,不再进行运动参数分离,而是直接进行运动补偿.实测数据处理结果验证了该方法的有效性.     

基于图像特征的星载SAR图像模拟研究

SAR图像模拟技术被广泛应用于SAR系统的设计和验证、SAR图像的正射纠正、雷达图像解译和目标识别等。随着星载SAR的发展,必然面临着对星载SAR图像模拟的大量需求。本文首先从SAR图像的几何特征和辐射特征出发,探讨了SAR图像模拟技术的原理,分析了RD（Rang Doppler）模型,后向散射模型和斑噪模型。在传统RD模型的基础上,根据不同地形特征（起伏地形和平坦地形）考虑不同的后向散射模型。特别强调了在平坦地形情况下,需要地物分类数据的参与,并利用Ulaby和Dobson的后向散射模型。另外,在SAR图像统计特征的基础上,进行SAR图像的乘性噪声模拟,可以满足更逼真的SAR场景需求。然后,给出了图像模拟的算法流程,并对关键步骤的算法做了分析。最后,在实现基于图像特征的星载SAR图像场景模拟算法的基础上,选择新疆窝依牙地区和天津地区分别进行起伏地形和平坦地形的模拟试验,实验结果证明了本文模拟算法的有效性。     

Geodetic constraints from multi-beam laser altimeter crossovers

The round-trip travel time measurements made by spacecraft laser altimeters are primarily used to construct topographic maps of the target body. The accuracy of the calculated bounce point locations of the laser pulses depends on the quality of the spacecraft trajectory reconstruction. The trajectory constraints from Doppler and range radio tracking data can be supplemented by altimetric “crossovers”, to greatly improve the reconstruction of the spacecraft trajectory. Crossovers have been used successfully in the past (e.g., Mars Orbiter Laser Altimeter on Mars Global Surveyor), but only with single-beam altimeters. The same algorithms can be used with a multi-beam laser altimeter, but we present a method using the unique cross-track topographic information present in the multi-beam data. Those crossovers are especially adapted to shallow (small angle) intersections, as the overlapping area is large, reducing the inherent ambiguities of single-beam data in that situation. We call those “swath crossovers”. They prove particularly useful in the case of polar-orbiting spacecraft over slowly rotating bodies, because all the non-polar crossovers have small intersection angles. To demonstrate this method, we perform a simplified simulation based on the Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) and its five-beam Lunar Orbiter Laser Altimeter. We show that swath crossovers over one lunar month can independently, from geometry alone, recover the imposed orbital perturbations with great accuracy (5 m horizontal, < 1 m vertical, about one order of magnitude smaller than the imposed perturbations). We also present new types of constraints that can be derived from the swath crossovers, and designed to be used in a precision orbit determination setup. In future work, we will use such multi-beam altimetric constraints with data from LRO.     

SAR影像的几何精纠正

SAR影像几何纠正中的一个重要问题是建立其构像模型。在阐述F．Leberl模型的基本原理和方法的基础上，针对星载SAR成像处理过程中多普勒中心频率不为零的现象，采用多项式拟和多普勒中心频率的方法，修正零多普勒条件方程，建立起既适合星载又适合机载SAR传感器的F．Leberl构像模型。机载和星载SAR影像的实验结果表明，文中提出的改进算法能显著地提高F．Leberl模型对星载SAR影像的定位精度，同时也适合于对机载SAR数据的处理，并且解算过程稳定，收敛很快，精度较高。     

星载极化SAR数据模拟

介绍了自行开发的星载极化SAR数据计算机模拟系统，此系统采用的模拟方法遵循了星载极化SAR系统实际运行的情况，按发射脉冲时间序列，分别依次计算各发射脉冲相应的回波数据，与常用的以点目标为基础逐点模拟方法相比，计算效率高，现贴近实际系统，便于模拟各种误差的影响和保持其对所有目标回波影响的一致性和相关性。给出了星载极化SAR数据模拟的实例。     

提高无控制点星载SAR影像的定位精度研究

针对无控制点情况下星载SAR地面目标高精度定位问题,提出在整个成像条带中任选一景SAR影像,并基于全球DEM数据生成模拟的SAR影像,然后通过自动或半自动匹配方式寻找一个控制点,修正整个条带的轨道参数,从而消除了系统误差的影响,提高了整个SAR条带影像的定位精度。