MIMO下视阵列SAR阵列抖动误差补偿算法

根据机翼抖振理论,将飞机机翼以机身为对称轴一分为二。每个虚拟阵元看作一个质点,构建了简易的阵列抖动误差模型,提出了MIMO下视阵列SAR系统阵列抖动误差补偿方法。该方法将阵列抖动误差分解为不依赖距离和依赖距离两部分。结合高效的三维距离多普勒成像算法,在距离压缩前执行不依赖距离的一次抖动补偿;在距离徙动校正和方位压缩之间执行依赖距离的二次抖动补偿和方位向时域插值重采样,从而实现观测场景的三维成像。以真实SRTM DEM为原始场景进行仿真实验,补偿前后的成像结果验证了方法的有效性。     

SIMO-MIMO模式城市建筑群下视阵列SAR三维仿真

真实下视阵列SAR系统的缺失,给该技术数据获取及进一步技术研究带来了困难,下视阵列SAR三维仿真的研究具有重要意义。为了有效反映下视阵列SAR技术在建筑物耸立的城市区域的三维成像优势,本文采用单输入多输出（SIMO）和多输入多输出（MIMO）两种模式仿真了城市建筑群下视阵列SAR回波数据,并对两种模式的回波数据进行了三维距离多普勒成像处理,通过SIMO模式成像结果、MIMO模式成像结果分别与原始地形的差分对比,验证了本文方法的有效性及两种模式的优劣性。     

MIMO下视阵列SAR线阵天线构型设计

针对收发分置的MIMO模式阵列天线物理设计时,一个等效阵列可由多种物理收发阵列实现的病态问题,从测绘角度切入,依据等效相位中心原理,分析了ARTINO系统不同收发组合的优缺点。引入测绘应用关心的波段、分辨率、高程精度及工作高度等要求,优化设计了真实测绘航空平台的MIMO下视阵列SAR线阵阵元的数目和位置矢量。根据该配置进行了仿真实验,通过三维成像结果和原始仿真场景的差分对比,高程重建误差均值和标准差,以及整个场景和单独建筑物区域误差在半分辨率之内的概率值,证明了优化阵列配置的合理性和有效性。     

非理想航迹城市建筑群MIMO下视阵列SAR三维仿真

在缺少真实下视阵列合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）系统而带来数据获取和成像算法研究等困难的当下,下视阵列SAR三维仿真的研究具有重要意义。为了还原载机平台真实的飞行航迹,验证阵列SAR技术在高层建筑物密集城区的地形测绘能力,摒弃传统仿真研究基于匀速直线运动的假设,以高度骤变的城市建筑物为对象,分析构建了多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）下视阵列SAR非理想航迹运动误差模型,提出了非理想航迹城市建筑群MIMO下视阵列SAR三维距离多谱勒成像算法。利用航空平台的航迹与姿态建模仿真技术,以及快速高效的回波仿真技术对成像算法进行了仿真实验,验证了方法的正确性和有效性。     

MIMO下视阵列SAR倾角误差补偿算法

结合POS真实数据形式,引入传统光学摄影测量的外方位元素,提出了基于倾角误差的MIMO下视阵列SAR误差补偿方法。该方法首先在三维空域补偿与波束无关的相位误差;其次将补偿后的回波数据变换到航迹向-跨航向二维波数域,并沿航迹向和跨航向均匀分为M和N段,获得MN个子块,每个子块补零并扩展到原尺寸后,将回波变换到航迹向-跨航向二维空域、距离向波数域,补偿与波数相关的相位误差;再次转换到三维空域,把每个子块补偿的数据直接相加,得到最终回波;最后使用三维RD成像算法得到聚焦正确的三维成像结果。通过仿真试验验证了方法的有效性。     

基于测量数据的机载三维SAR横滚角运动误差补偿

机载三维SAR通过天线阵列、合成孔径和宽带信号实现三维成像,但平台的平动误差和姿态角误差会影响成像质量。不同阵元间的平动误差一致,可通过单天线SAR运动补偿方法去除,但姿态角误差改变阵元间相对位置关系,影响复杂,其中,横滚角误差影响最大,目前尚没有基于测量数据的补偿方法。本文建立了阵列天线SAR三维成像模型,分析了横滚角误差影响及横滚角误差与跨航向波数之间的关系,提出了波数域子孔径补偿方法,仿真结果证明该方法可有效补偿横滚角运动误差影响。     

无人机MIMO下视阵列SAR天线构型设计

从分辨率、高程精度、波段、工作高度等要求出发,依据等效相位中心原理,通过中间发射两端接收的MIMO模型,求解出满足大比例尺测图需要的等效虚拟阵列和实际物理阵列长度,优化设计了无人机平台MIMO下视线阵三维SAR阵元的数目和位置,减弱了两端发射中间接收模型所带来的振动误差影响。根据该天线设计进行了仿真试验,通过三维重建场景和原始仿真场景的差分对比,证明了本文阵列配置的合理性。     

多基线层析SAR技术的研究现状分析

层析SAR技术是在干涉SAR （InSAR）基础上发展起来的一种信息反演技术。层析SAR技术弥补了传统InSAR技术在高程向上分辨能力缺失的不足,真正实现了距离向-方位向-高程向的三维成像。本文介绍了层析SAR成像的原理,讨论了成像过程中复图像配准、去斜、相位误差补偿及高程向成像等问题,总结了层析SAR成像的三类算法,分析了层析SAR技术在各领域的应用情况,最后指出了层析SAR成像技术目前存在的问题,并对未来层析SAR技术的发展趋势做出了展望。     

星载PALSAR影像几何精度定量评价与误差分析

选择有代表性的星载PALSAR影像,利用Doppler、距离、椭球方程建立其成像模型,对其几何定位精度进行了试验,获得了它的几何系统误差和儿何纠正误差的定量值.根据地面高程误差是影响SAR影像几何纠正精度丰要因素的原理,利用计算机仿真技术定量系统地分析了地面高程误差对其几何纠正精度的影响,获得了地面高程误差对视角的影响、视角误差对影像几何精度的影响以及单位高程误差对影像几何精度的影响等定量结论及影响变化规律,为PALSAR影像的处理与应用提供了科学的依据,更重要的是为SAR影像几何精度分析和误差分析提供了一种新的定量方法.     

卫星姿态误差对多通道SAR成像质量的影响

多通道SAR系统克服了传统成像模式中最小天线面积条件的限制,可以同时实现高分辨率、宽测绘带SAR成像.然而,多通道SAR系统方位向信号存在非均匀采样的现象,进而造成SAR图像虚假目标的出现.因此,方位向非均匀采样信号的重构对成像质量具有至关重要的影响.卫星姿态误差会导致方位向非均匀采样信号的重构出现偏差,大大降低了图像质量.本文通过建立一发八收星载SAR回波信号模型,推导出方位向信号非均匀采样所引起的虚假目标的位置和强度的计算公式,并分析了在不同视角下偏航、俯仰、横滚3个方向的姿态误差对成像质量产生的影响.     

可适应阵列误差和非均匀杂波环境的多通道SAR图像域STAP方法

多通道SAR图像域STAP方法是一种利用了长相干积累时间的STAP方法,其杂波抑制和运动目标检测能力强.但是,目前的多通道SAR图像域STAP方法均是在理想条件下给出的,没有考虑阵列误差和非均匀杂波环境对其性能的影响.文中分析了阵列误差和非均匀杂波环境的影响,提出了一种可适应阵列误差和非均匀杂波环境的多通道SAR图像域STAP方法.基于实测杂波数据的实验验证了所提方法的正确性.     

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。     

合成孔径雷达影像地形校正半经验模型

结合SAR成像特点和数学理论知识,给出左视、右视两种侧视成像情况下影响地形起伏区域SAR后向散射的本地入射角理论计算模型,基于微波散射物理模型AIEM,模拟不同雷达入射角下地形坡度、坡向对SAR数据后向散射的影响,结果表明雷达入射角相对较小的SAR数据受地形起伏影响较小,是地形起伏地区SAR应用的最佳数据源。并提出一种SAR影像后向散射系数的地形校正半经验模型。地形校正过的SAR影像分类总体精度较未校正SAR影像提高12%。     

DEM数据辅助的星载SAR俯仰向数字波束形成

俯仰向数字波束形成(DBF)处理是星载合成孔径雷达(SAR)实现高分辨率宽测绘带成像的关键。然而,在处理较大地形起伏区域的回波信号时,传统俯仰向波束扫描(SCORE)方法会出现波束指向偏差问题,导致接收回波的增益降低,影响SAR系统成像性能。针对这一问题,本文详细分析了高分宽幅星载SAR系统的俯仰向DBF接收波束扫描指向问题,提出了一种基于数字高程图(DEM)的俯仰向DBF处理方法。该方法基于星载SAR成像几何模型,首先利用成像场景的DEM数据和卫星轨道参数计算距离门单元对应的地面高程值,并进一步计算距离门单元对应的目标波达角,然后根据该对应关系计算每个距离门单元的俯仰向DBF加权矢量,从而确保在俯仰向DBF处理过程中接收波束指向正确。通过X波段的星载SAR系统进行仿真实验,结果表明(1)当地面高程值大于1.9 km时,传统SCORE方法处理得到的目标信号幅度下降都超过2.8 dB,本文方法处理得到的目标信号幅度下降都小于0.4 dB,本文方法优于传统SCORE方法;(2)由DEM数据误差导致的地面目标高程偏差对本文方法影响较小。因此本文方法能够有效改善地形起伏较大区域的回波信号接收增益。     

Mini SAR遥感系统测图

Mini SAR遥感系统,用微小型SAR做传感器,通过小型飞机或无人机为遥感平台获取地物信息,但载机平台在空中易受气流影响而偏离预设航线产生运动误差。文中首先分析载机平台运动特点,介绍系统中IMU/GPS组合导航数据预处理过程,论述载机平台转动误差、速度误差对SAR成像距离模型的影响。MiniSAR遥感系统获取的影像清晰,可用于制作正射影像图、基础地理信息库更新、灾害监测应急等领域,但不足之处在于影像中某些金属目标出现方位散焦现象。     

利用控制点三维信息标定机载双天线干涉SAR参数

采用基于敏感度方程的方法,研究基于三维重建模型下的机载双天线干涉SAR系统的干涉参数定标问题.干涉参数定标是生成高精度数字高程模型的关键.本文修正了Madsen提出的干涉SAR三维重建的视向量正交分解算法,采用电磁波波前的球面波模型,加入了载机的姿态旋转,构建一种新的干涉SAR三维重建模型.利用各干涉参数对控制点三维信息的不同的敏感性,提出分别利用地面控制点三维信息,对各干涉参数进行定标.并利用中国科学院电子学研究所自主设计、研制的机载干涉SAR系统数据,进行定标处理实验验证.     

通道误差对星载干涉测高系统的影响分析

在合成孔径雷达中采用多通道体制有利于实现高分辨率宽测绘带成像,对SAR干涉测高提高测高精度和效率有重要意义。但多通道体制的引入也会带来通道误差,降低成像及干涉测高性能。通道误差主要可归结为通道幅度误差、通道相位误差、沿航位置误差。姿态误差是对系统性能影响很大的误差,其引起的距离迁移和距离空变误差很小,主要引起通道相位误差。对姿态误差对成像性能的影响进行了分析,可得姿态误差会造成图像ISLR和PSLR的恶化。对姿态误差对干涉测高性能的影响也进行了分析,可得姿态误差误差还会引起干涉相干系数的恶化,特别是在干涉的主辅星具有反向相位误差的情况下最为严重。     

前视双基地SAR CS成像算法

提出了前视双基地SAR CS成像方法。首先研究了前视双基地SAR的成像机理,并建立了信号模型;然后通过时域线性距离徙动补偿将前视双基地SAR进行单站固定等效,并分析了回波信号等效后的方位空变性特点;在此基础上,确定了前视双基地SAR CS成像算法的相位匹配函数;最后通过算法仿真验证了算法的正确性。     

Mini SAR影像的定向参数计算方法分析

首先分析对比了国产小型IMU/GPS组合导航获取的小POS数据特点,因仪器精度有限引起的测量误差无法在成像过程中消除,相位误差导致了Mini SAR影像中部分目标成像出现方位向散焦、模糊,导致目标像点坐标出现误差。将传统定向参数计算方法用于Mini SAR单幅影像定位时,地面控制点数量、像点坐标、定向参数误差向量的限差、地形特征、DEM分辨率及POS数据精度等因素都会影响定位结果。当对定位精度要求不高时,多项式插值POS数据获取的天线相位中心的空间位置、速度比拟合更准确。     

利用星载SAR单轨多角度地距图像提取高程信息

针对传统基于多个轨道上获得的不同星载SAR图像提取场景区域高程信息的方法具有系统复杂度较大的问题,该文提出一种利用星载SAR单轨多角度地距图像之间像点偏移量进行高程提取的方法。像点偏移是由星载SAR观测航迹的弯曲带来的。根据距离-多普勒原理,不同角度的地距子孔径图像之间存在与高程相关的像点偏移。文中推导了星载几何下高程值和像点偏移量之间的关系式,并得出了高程值和像点偏移量是近似线性关系这一结论,最后通过仿真实验验证了该方法。结果表明,该方法提取成像场景区域的高程信息是可行的。