卫星导航多干扰源测向定位技术及应用

针对导航对抗环境下干扰源等难以检测和排查的问题，给出了卫星导航干扰源空地协同测向定位系统设计方案和干扰源查找流程，对该系统采用的空间谱估计和相关干涉仪结合的多干扰源测向技术进行了仿真分析，对该系统进行了实际的测试验证.测试结果表明：车载干扰测向定位系统可同时测向的同频多干扰源数量为4个，测向均方根误差(RMSE)精度为1.4°，系统定位精度为5%，在R以内(R为干扰源与检测点之间的距离)，可以满足实际使用需求.     

基于Pope-Hinsken算法的空间后方交会

分析了Pope-Hinsken(P-H)算法的基本原理,将其应用于大角度影像的空间后方交会,给出了误差方程和计算方案,并通过对比实验加以验证。结果表明:1)在空间后方交会中采用单位四元数构造旋转矩阵可显著降低算法的初值敏感性;2)与同类方案相比,该方案具有误差方程更简洁、收敛性更强的特点;3)该方案的解算精度与现有方案一致,稳定可靠。     

基于Pope-Hinsken算法的空间后方交会

分析了Pope-Hinsken(P-H)算法的基本原理,将其应用于大角度影像的空间后方交会,给出了误差方程和计算方案,并通过对比实验加以验证。结果表明:1)在空间后方交会中采用单位四元数构造旋转矩阵可显著降低算法的初值敏感性;2)与同类方案相比,该方案具有误差方程更简洁、收敛性更强的特点;3)该方案的解算精度与现有方案一致,稳定可靠。     

一种无控制点支持的分布式SAR系统干涉测高方法

分布式星载合成孔径雷达干涉测高系统提供了多个通道的观测数据,给定位和测高带来冗余信息,基于此提出了一种无需控制点支持的干涉测高方法.介绍了该方法的原理,推导了定位与测高方程组,采用一阶近似进行了误差敏感度分析,并通过Monte-Carlo仿真加以验证.仿真结果表明:(1)可以直接采用误差理论分析结果为系统分析和设计提供支撑;(2)测高精度对系统干涉相位差的误差十分敏感.     

时间序列低分影像修正中分遥感冬小麦分布

单期中等空间分辨率遥感影像(如Landsat8 OLI)进行冬小麦提取,易受到"异物同谱、同物异谱"影响,造成冬小麦识别结果的"错入、错出",降低冬小麦识别精度。低空间分辨率遥感影像(如MODIS)获取时间频率高,具有时间序列特征,能够准确地刻画出冬小麦生长周期内的特有物候特征,可以有效地消除单期遥感影像上存在的"异物同谱、同物异谱"现象。研究利用MODIS时间序列特征提取出的冬小麦空间分布信息为辅助信息,用来修正单期OLI遥感影像识别冬小麦结果的"错入、错出"误差,以提高冬小麦的识别精度。实验结果表明,在冬小麦错出区域,OLI提取结果的均方根误差(root mean square error,RMSE)为0. 758,经MODIS修正后RMSE为0. 142,降低了0. 616;在冬小麦错入区域,OLI提取结果的RMSE为0. 901,经MODIS修正后RMSE为0. 122,降低了0. 779。可见,该方法能够发挥MODIS有效描述冬小麦生长周期内时间序列特征的优势,对Landsat OLI冬小麦测量结果进行了有效修正,提高了冬小麦测量精度。     

基于卫星编队InSAR系统相位误差分析

InSAR系统根据两幅相干复影像的相位差进行高程测量,相位精度是影响系统高程测量精度的主要因素之一,通过相位误差分析,以达到减小误差的目的.在介绍了InSAR高程测量基本原理基础上,结合基于卫星编队InSAR系统的特点,依据两幅复影像的相干性对相位误差的影响情况,从影响雷达接受信号的相干性为切入点,分析了影响卫星编队InSAR系统的相位误差源.经研究得出主要误差源为热噪声等设计误差、空间同步和相位同步引起的误差,以及数据处理干损引起的误差.并对其影响和要求进行了分析.     

基于EKF的北斗B1C信号数据/导频联合跟踪方法

针对北斗B1C信号在低载噪比情况下跟踪精度低的问题，提出一种基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的北斗B1C信号数据/导频联合跟踪方法.通过构建数据/导频双通道联合跟踪模型，增加对B1C信号利用率，并在联合跟踪模型的基础上引入扩展卡尔曼滤波器，削弱传统跟踪环路中鉴别器和环路滤波器带来的跟踪误差，进一步提高跟踪环路对低载噪比信号的跟踪性能.仿真结果验证:在低载噪比情况下，相比于传统单导频通道跟踪、单导频扩展卡尔曼跟踪和联合跟踪，该方法可以有效提高跟踪精度.      

基于改进高斯-牛顿法的NLOS误差消除三维定位模型

针对无线传感网络进行室内定位过程中由于信号非视距(NLOS)传播导致精度低的问题，提出一种基于改进高斯-牛顿法的NLOS误差消除室内三维定位模型.该模型基于欧式距离，利用最小二乘算法得到目标位置的初始解，并根据改进的高斯-牛顿法对非线性最小二乘估计值进行迭代，进一步降低NLOS误差的影响，收敛得到最终的精确位置.实验结果表明：该模型在三维空间的定位误差约在0.64 m，最大定位误差不超过1.29 m，误差小于1.2 m的概率为96.5%，较其他定位方法有更好地定位效果.     

高精度测向天线阵基线方位标定方法

针对某新型高精度导航制导系统的综合定位精度指标,分析测向天线阵单元基线方位标定的精度要求,探讨天线阵基线的准直方法和误差,设计基线方位标定方案,测量数据和综合测试结果表明,该方案满足了任务要求。     

机载极化SAR 地物类型逐步精细分类研究

在机载高分辨率X波段雷达影像上,城市水体、水泥道路、裸露土壤等地物回波信号弱,具有较强的相似性.目前的H/Alpha-Wishart 、Freeman-Durden 等系列算法对这些地物的区分不理想.本文针对X波段的全极化数据,提出基于预分类再分割的方法,重新估计极化协方差矩阵;然后根据协方差矩阵的熵值与同极化通道相位差的标准差构建特征空间,利用阈值法方法进行特征空间分割,获取最终精细分类结果.实验证明,本文方法可以在高分辨率条件下对水体、水泥道路、裸露土壤进行较为精确的划分,总体分类精度优于80% 、Kappa 系数高于0.7 ,是一种有效的低后向散射地物精细分类方法.     

基于功率和相位联合估计TLS-ESPRIT算法的极化干涉SAR数据分析

在推导各散射信号功率计算方法的基础上,提出基于功率和干涉相位联合估计的TLS-ESPRIT方法。因为干涉图像中的各主散射波和干涉相位能被分别估计,所以该算法可以利用同一分辨单元中不同散射机制后向散射信号功率的不同,将干涉相位分类实现散射中心分离。该方法通过提取两个占优势的相位得到两个高度,从而分别检测出森林的植被层和地表,特别是当散射波不相关并有不同的极化特性时,该方法有较好的性能,从而提高植被高度参数的估计精度。详细阐述该方法的原理和实施步骤,并通过对SIR-C/X-SAR的L波段实际数据进行分析处理,验证算法的有效性。     

GNSS干扰源测向方法对比分析

随着电子设备的种类和数量的日益增多，电磁环境日益复杂，为保证全球卫星导航系统（GNSS）终端设备的正常运行，需要及时查找和排除干扰源，其中干扰源测向技术是核心技术之一. 本文对比幅法、比相法、空间谱等多种干扰测向方法的优劣性进行了对比分析，对确定合理有效的干扰源测向技术及相关设备的研制有重要意义.      

旋转矩阵表达方法对相机检校的影响

在大倾角像片的相机检校中,经典共线方程是采用欧拉角（妒,纠,Ⅳ）描述旋转矩阵的,该方法受限于无法获取位置与姿态的初始值,结果可能导致迭代不收敛。共线方程中的旋转矩阵还可以直接利用方向余弦或单位四元数来描述,相机检校时可以无需依赖位置与姿态的初始值。在相同实验数据、初始值和收敛条件的实验中,直接利用方向余弦描述旋转矩阵的方法明显优于单位四元数方法,主要体现在收敛情况和计算结果接近欧拉角方法两个方面。建议在非量测相机检校时,最好选用直接利用方向余弦描述旋转矩阵的共线方程方法。     

多影像空三平差辅助下的车载全景相机严密标定方法

针对目前全景相机标定方法的研究现状,提出了一种多影像光束法空三平差辅助下的全景相机内参数严密标定方法。首先建立全景相机标定场,对组成全景相机的每台单相机的内参数进行标定;然后按照预先设计好的摄影参数,旋转摄影获取全景相机在标定场中多个不同摄影方向的影像,利用其中一个摄站的标定影像和物方控制点通过空间后方交会的方法解算单相机之间的初始相对方位元素,即粗标定;最后将所有摄站的标定影像构建区域网并进行光束法空三平差,获取精确的全景相机参数,即严密标定。试验表明,文中提出的全景相机标定方法可以提高标定结果的精度和可靠性,为全景影像的拼接、量测及真彩点云的生成等后续研究和应用奠定可靠的基础。     

空间与光谱维度的高光谱图像噪声估计

高光谱图像能够获取地物精细的光谱诊断特征,但受限于多谱段分光的成像机制,图像各个谱段上光成像的能量不足,信噪比难以提升。高光谱图像噪声类型与强度的准确估计,是提升高光谱图像去噪性能的关键,也是优化其成像系统设计的重要依据。现有高光谱图像噪声估计算法通常将不同类型的图像噪声作为一个整体,并未充分考虑不同类型噪声的区别。本文从高光谱图像获取的机理出发,提出了一种联合空间与光谱维度分析的高光谱图像噪声估计方法。首先,建立了高光谱图像噪声退化模型,将图像中的主要噪声定义为两类:条带与高斯噪声。然后,基于条带噪声在空间维度上独特的频率特性,提出了基于傅里叶变换与局部均值滤波的条带噪声估计方法。最后,基于在光谱维度上高光谱图像相邻波段间的高相关性,通过多元回归分析估计高斯噪声的均值与标准差。本文在模拟高光谱噪声数据上进行算法验证的同时,深入分析了高分五号短波红外高光谱相机、机载Nano-Hyperspec成像仪等国内外成像仪获取的真实高光谱数据。实验结果表明,本文提出的噪声估计方法能够有效的估计出高光谱图像不同谱段条带与高斯噪声的量化指标。实验结果可用于分析高光谱图像在不同传感器与不同成像场景下的退化原因,从而设计更优的图像去噪方法与成像系统。     

车载双天线干涉SAR DEM提取方法

相对于星载和机载SAR而言,使用车载SAR数据提取DEM可有效缩短DEM数据更新周期,降低成本。由于车载SAR平台结构可变,干涉定标需要重复进行,本文提出了基于单控制点的车载双天线干涉SAR的DEM提取方法。该方法基于单个控制点的精确坐标信息进行相位、斜距和高程改正,并实现高程的迭代求解,无需布设大量控制点进行干涉定标,有效简化外业工作。仿真试验证明：当基线长度估计达到毫米级精度,基线倾角估计也达到较高的精度时,可保证该方法较高的DEM提取精度。利用2018年在湖北武汉地区获取的车载双天线干涉SAR数据使用该方法和基于干涉定标的多控制点方法进行DEM提取对比试验,结果表明该方法在检查点的高程中误差为0.301 8 m,多控制点方法为0.258 4 m,在高相干区域,两种方法的DEM结果具有高度的统一性。     

GNSS多通道级联群时延特性对零值叠加的影响

导航信号从卫星发射到用户接收处理通道的群时延特性会对时延估计零值产生影响。目前较为普遍的做法是将各通道零值进行简单叠加得到级联通道的零值研究了级联通道时延估计零值的叠加特性零阶群时延通道与其他通道级联时奇数阶群时延通道的零值为零其他群时延通道相互级联时若对群时延系数进行约束      

一种顾及现势指向的上行天线阵相位中心精确标校方法

针对上行天线阵相位中心标校技术粗糙、精度不高等问题,引入精密工程测量技术测定天线实际状态,提出了一种顾及现势指向的相位中心精确标校方法。首先,利用工业摄影测量系统获取天线各姿态的型面数据,并通过最小二乘法拟合求解出现势性强的机械轴;然后,用矩阵法解算各姿态下机械轴的交点作为旋转中心;最后,基于反角度加权插值法推估得到天线在任意姿态下的机械轴,进而从投影中心沿机械轴延伸既定长度获得可靠的相位中心。以3台φ3 m上行阵天线为试验对象,通过工程控制网统一摄影测量坐标系,并按照本文方法标校天线相位中心。电信号合成效果表明,本文方法能有效克服天线自重变形、机械安装等因素的影响,实现了相位中心的精确标校,增强了上行天线阵合成信号的幅度。     

利用解耦光流运动场模型的双目视觉里程计位姿优化方法

针对地面移动测量系统(MMS)和无人驾驶车(AV)平台双目立体相机采集的图像序列进行实时载体位姿估计优化问题,提出利用光流运动场模型的载体位姿与图像光流矢量间关系,将光流矢量解耦为3个平移分量、3个旋转分量和一个深度分量,推导分析了解耦后单分量、组合分量误差对位姿估计的影响,利用仿真和真实数据试验,验证了不同模型下单分量、组合分量误差分离模型的有效性,并结合组合分量误差分离模型,提出了双目视觉里程计位姿估计的解耦光流运动场位姿优化算法。试验结果表明:该算法可在与初始估计几乎同等计算效率条件下,将载体横向平移平均误差由4.75%降低至2.2%,即横向平移误差平均降低了53.6%;将载体前向平移平均误差由2.2%降低至1.9%,即前向平移误差平均降低了15.4%,长时间运行累积误差率较低,能够满足低功耗高效率计算条件下的组合导航实时载体位姿估计需求。     

基于酉ESPRIT算法的极化干涉相位估计

目前SAR极化干涉测量地形参数已经成为一种新兴的前沿技术。在现有提取极化干涉相位的技术中,由空间谱估计理论发展而来的,利用MUSIC、TLS-ESPRIT算法获取干涉相位信息的方法正逐步完善起来。但由于SAR信号存在散射点的观测数据少的问题,利用上述方法往往不能得到更高精度的干涉相位。作者提出的基于酉ESPRIT算法估算干涉相位的方法,充分利用了复观测数据以及共轭数据中的信息,使得观测数据等效增加了一倍,从而提高了植被高度参数的估计精度。本文详细阐述了该方法的原理和实施步骤,并通过对SIR-C/X-SAR的L波段实际数据进行验证处理,表明酉ESPRIT算法十分有效。