微型全极化SAR海洋监测应用技术研究

我国作为海洋大国,近年来海洋事业进入快速发展时期,合成孔径雷达以其自身的技术特点在海洋遥感监测中发挥了重要的作用。在以往的海洋监测中大多采用星载合成孔径雷达获取海洋数据,但因星载SAR受到卫星搭载平台和运行轨道等因素影响,对局部地区高时效的数据获取还存在一定的制约因素。本文通过对无人机机载微型全极化合成孔径雷达对海岸带、海岛礁、海洋动目标高分辨率成像和应用分析研究,为无人机机载SAR在海洋监测中的应用提供了全新的技术手段。     

无人机机载SAR在地理国情监测中的应用研究

在我国,由于特殊的地理位置和气候条件使得局部地区获取数据较为困难,导致在地理国情监测中利用传统光学成像监测手段获取数据难以满足监测需求。随着无人机机载微型化合成孔径雷达高分辨率对地观测成像技术的不断发展,使得全天时、全天候航空遥感监测成为可能。本文通过对无人机机载合成孔径雷达监测系统集成构建,利用该套系统高分辨率微波成像,验证了其在地理国情监测应用中的适用性。为无人机机载SAR技术在地理国情监测中的应用提供了新的解决手段。     

机载合成孔径雷达技术在地形测绘中的应用及其进展

合成孔径雷达(SAR)技术由于其全天候、全天时的工作能力,成为近几年来摄影测量与遥感领域的研究热点。机载SAR系统的逐渐增多为SAR技术的发展提供了丰富的数据源。本文综述了近两年来国内外机载合成孔径雷达(AIRSAR)技术在地形测绘中的研究、试验和应用进展,评述了机载合成孔径雷达关键技术的解决途径,展望了机载合成孔径雷达技术在地形测绘和其他领域中的应用前景。     

无人机机载MiniSAR在围填海监测中的应用探索

围填海是人类开发利用海洋的主要方式,为沿海经济发展提供了发展空间,因此对围填海活动的监管也提出了新要求。近年来,无人机机载合成孔径雷达(SAR)技术发展迅速,成为全天时、全天候数据获取的重要手段,开展无人机机载MiniSAR在围填海监测中的应用研究,将有效拓展围填海监测手段,本文集成构建了无人机MiniSAR系统,利用该系统开展了海南省海花岛周边海域的监测应用,验证了其在围填海监测应用中的适用性。     

无人机机载合成孔径雷达冰情凌汛监测应用研究

黄河河段特殊的地理位置和气候条件造成每年季节性的冰凌灾害,利用传统监测手段在夜间监测具有许多困难。随着无人机机载微型化合成孔径雷达(MiniSAR)技术发展,使得全天时、全天候航空遥感监测成为可能。本文通过对无人机机载合成孔径雷达监测系统集成构建,利用该套系统验证了黄河冰情凌汛应急监测的适用性,最后指出了无人机机载合成孔径雷达在行业应用中的推广价值。     

复杂地区机载SAR数据获取航线规划

本文主要论述机载SAR数据获取航线规划,提出了适合于地形复杂地区机载SAR航摄的航线规划方案。详细说明了航线设计方法,并引入低分辨率的DEM数据,对航线规划结果进行了模拟;最后对机载合成孔径雷达航摄进行三维模拟,以期更好地显示并检验航线规划结果。     

机载SAR遥感测图技术及应用

合成孔径雷达(SAR)遥感不同于光学遥感的特点使得其在特定场合的应用有着独特的优势和应用潜力。该文系统介绍了中国测绘科学研究院近10年来在雷达测图数据获取、处理系统建设和雷达测图关键技术研究等方面的代表性成果,包括机载多波段多极化SAR测图系统、X波段双天线极化干涉SAR系统、微小型全极化MiniSAR系统等。针对机载SAR硬件系统的集成和测图软件系统开发中的难点问题和关键技术问题以及创新成果进行了重点阐述,对成果的主要应用进行了简要介绍。该文是对SAR测图课题组多年来研究成果的一个系统总结,也是对SAR遥感测图技术今后的研发重点的展望。     

合成孔径雷达技术在地理国情普查中的应用

以四川省丹棱地区地理国情普查生产为例,阐述了基于高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)影像,利用机载SAR处理技术提取地理国情普查中地表覆盖分类要素与地理国情要素的过程与方法。研究表明,机载SAR技术在多云雾地区地理国情数据获取方面具有显著优势。     

用DGPS／IMU数据对机载SAR图像进行概略定位

采用影像匹配的方法实施对机载合成孔径雷达（SAR）影像的快速定位,需要首先确定SAR影像的概略位置。本文利用机载SAR系统所获取的DGPS／IMU辅助数据,在SAR图像覆盖区数字高程模型（DEM）数据支持下,探讨了利用Leberl方程解算像点对应的地面点坐标,进而描述了对SAR图像概略定位的技术与方法,实验结果表明该方法是可行的。     

高分辨率机载SAR影像判读实验

近年来机载SAR系统在国内得到快速发展。由于SAR系统具有不同于光学传感器的成像机理,因而可以提供全新的数据获取手段和不同的地物信息。利用高分辨率机载SAR影像进行解译时必须熟悉其成像机理和图像信息特点,充分了解SAR图像解译标志的特点和各类地物的解译规律。本文以高分辨率机载SAR数据为基础,对比光学影像,从SAR成像特点和地物散射特性出发,对SAR影像进行了目视解译,分析了SAR影像在地形地物要素识别中的应用潜力。     

大载荷长航时无人机航空应急测绘系统设计与实现

无人机航空摄影是应急测绘保障的重要手段。近年来,大载荷长航时无人机已逐步进入民用领域。以往关于航空应急测绘系统的研究主要是针对轻小型无人机和有人机,缺少适用于大载荷长航时无人机性能和特点的系统设计方法。本文首先分析了不同固定翼无人机产品的性能差异,从无人机平台、任务传感器、遥感数据处理软件等的集成关系入手,提出了基于航测控制器的多载荷一体化集成的设计方案,以及涵盖航摄规划、视频实时处理、影像高精度处理的软件系统集成方案。采用该设计方案研制实现了CH-4航空应急测绘系统,并在四川广元某区域进行了试验,结果表明该系统不仅可以同时获取视频、光学影像和SAR数据,而且数据获取质量能够满足大比例尺测图的要求。     

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。     

基于遥感任务的凹多边形区域无人机航迹规划算法

针对遥感观测的需求与特点,提出一种基于遥感任务的凹多边形区域无人机 (UAV) 航迹规划算法,旨在保证UAV不相撞与区域全覆盖的前提下,总耗时更短. 根据遥感影像获取的特点,采用统一主飞行方向,定点拍摄进行UAV航迹规划. 通过航线分割点求取、多边形划分、UAV分配、碎片多边形合并与UAV再分配以及航点信息求取五个步骤,得到在选定主飞行方向的情况下UAV航迹的优化. 通过选取凹多边形及其凸包的边所在的方向分别为主方向,得到全局最优解. 实验结果表明:该算法能合理分配UAV并进行航迹规划,比传统方法更为高效、适用性更强.      

一种基于证据理论的多极化SAR图像分割方法

本文提出了一种基于证据理论的融合像素信息和上下文信息的多极化合成孔径雷达(SAR)图像分割方法.D-S证据理论是一种不确定性推理方法.基于D-S的SAR影像分割方法将像素信息和上下文信息看作两类证据,先对高度平滑后的影像作初始的过分割,然后基于D-S理论对初始分割图斑的边界进行迭代修正,最后再融合两类证据对初始分割的图...     

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。     

基于小波纹理信息的星载SAR图像与TM图像的数据融合

遥感图像的数据融合是当前遥感界研究的热点问题之一。论述利用小波变换提取合成孔径雷达（SAR）图像的多尺度纹理信息，基于小波纹理信息将SAR图像与TM图像进行融合。选取徐州市南郊风景区的Radarsat卫星SAR图像和TM图像进行试验研究，并与颜色变换法融合图像进行对比分析，结果表明，无论是目视解译还是定量分析，该融合方法与颜色变换法相比，将获得更理想的高空间分辨率多光谱的融合图像。     

基于无人机遥感影像拓扑分析的三维重建

在无需任何地面控制点或其它先验知识前提下,探索一种基于无人机遥感影像的三维重建方法.利用无人机飞控数据建立的影像拓扑结构,依次通过特征点提取、影像匹配、从运动恢复结构等步骤估计出相机位置和姿态参数,并恢复出场景特征点云信息,最后对重建精度进行分析.试验结果表明,文中提出的方法可快速、可靠地实现较高精度的三维模型重建.     

机载InSAR系统精度分析

结合SAR成像原理,在提出了基于DGPS/IMU数据的机载InSAR系统DEM三维坐标求解的基础上,推导出了基线长度、基线倾角、相位差、雷达天线到地面目标点的距离、雷达天线位置、中心多普勒频率及飞机飞行速度等因素误差对DEM精度的影响公式,分析讨论了机载InSAR系统影响精度的主要因素及系统可实现的性能情况,提出了机载InSAR系统部分设计建议,并使用实际的机载InSAR数据进行了试验。结果表明,本方法结果与实际试验统计的精度基本一致,影响精度的分析结论正确。     

多基线机载合成孔径雷达影像匹配的SANCC法

为了有效利用合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)多基线影像的几何信息和辐射信息,提高匹配精度,提出了一种适用于多基线SAR幅度影像的自适应归一化互相关系数和(sum of adaptive normalized cross-correlation,SANCC)影像匹配方法。该方法首先利用SAR成像参数、平台参数和物方高程范围构建匹配方向线;然后引入Gestalt原理的接近性和相似性原则对窗口内的像素加权,计算获得沿匹配方向线的SANCC值;最后采用winner-take-all(WTA)优化策略获取多基线影像的匹配结果和物方三维信息。利用国产机载SAR系统获取的多基线影像进行匹配试验,结果表明与常规的相关匹配方法相比,该方法可以获得更为密集、精确的匹配点,有效减少了由重复纹理造成的误匹配,并能较好地解决由纹理匮乏导致的匹配难题。     

A survey on vision-based UAV navigation

Abstract

Research on unmanned aerial vehicles (UAV) has been increasingly popular in the past decades, and UAVs have been widely used in industrial inspection, remote sensing for mapping & surveying, rescuing, and so on. Nevertheless, the limited autonomous navigation capability severely hampers the application of UAVs in complex environments, such as GPS-denied areas. Previously, researchers mainly focused on the use of laser or radar sensors for UAV navigation. With the rapid development of computer vision, vision-based methods, which utilize cheaper and more flexible visual sensors, have shown great advantages in the field of UAV navigation. The purpose of this article is to present a comprehensive literature review of the vision-based methods for UAV navigation. Specifically on visual localization and mapping, obstacle avoidance and path planning, which compose the essential parts of visual navigation. Furthermore, throughout this article, we will have an insight into the prospect of the UAV navigation and the challenges to be faced.