高频地波雷达电离层杂波抑制研究

基于高频地波雷达中的电离层杂波特性,提出了一种基于时频分析结合自适应旁瓣对消来抑制电离层杂波的方法。该方法首先通过时频分析合理地选择扫频脉冲时段和多普勒频率区间,然后对选定的时频域区间利用特征分解法分别进行阵元-脉冲域和阵元-多普勒域抑制电离层杂波,最后利用阵列结构特点采用分段处理的自适应旁瓣对消继续对电离层杂波进行抑制。实测数据表明,该处理方法对电离层杂波的抑制效果很好。     

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。     

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。     

水下声纳定位浮标阵列解析优化

全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）/声纳水下定位精度主要取决于GNSS浮标阵列构型和声学测距精度。优化水面浮标阵列是提高水下定位精度的重要途径。探讨了GNSS浮标阵列解析优化方法,算例以5枚和6枚浮标布设为例,应用所提方法给出了最优浮标阵列解。基于几何精度因子（geometric dilution of precision,GDOP）最小构型解析方法,通过考虑水下定位GNSS浮标位于水面和存在高度角限制这一约束条件,对水下定位浮标阵列进行了解析优化。由于浮标进行水下定位时是范围性的,还基于区域GDOP均值和方差两个指标对GNSS浮标阵优化问题进行了探讨,并采用数值方法设计了区域GDOP均值最小构型搜索算法。研究表明,虽然存在高度角约束条件,最优浮标阵列几何结构并不唯一,若在此基础上进一步考虑区域GDOP均值和方差最小的目标,则最终可获得唯一的区域均值浮标阵列结构。     

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。     

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。     

利用直达波导频信号的高频外辐射源雷达接收阵列校正方法

基于数字调幅广播(DRM)的特点,提出了一种利用直达波频率导频信号的高频外辐射源接收阵列幅相一致性校正新方法。首先介绍了DRM广播的信号结构,分析了其导频信号作为校正源的可行性;考虑到高频段电磁环境和传播环境的时变非平稳特性,提出了一种基于平移不变阵元偶在时间上优选直达波校正数据的方法;最后结合地波模式和天波传播模式高频外辐射源雷达实测多通道数据,比较了该方法与其他辅助定标源方法用于接收阵列校正的效果,分析结果证实了该方法的有效性。     

加速迭代硬阈值ISAR稀疏成像

加速迭代硬阈值(AIHT)作为一种压缩感知(CS)算法,具有计算复杂度低、内存占用小的特点,在较小数目的观测下,经过有限次迭代便能获得较好的重建效果。因此,本文将该算法应用到逆合成孔径雷达(ISAR)稀疏成像,对该方法的具体特征和适用性进行了详细分析。仿真结果表明,在相同信噪比和回波脉冲数条件下,基于AIHT的ISAR成像方法,相比于稀疏贝叶斯算法(SBL),在重建时间上缩短了至少2个量级;相比于迭代加权最小二乘法(IRLS)和平滑l0范数算法,在重建质量上提高了约3倍。经实测数据处理结果验证,在1/4原始脉冲数条件下,该方法仍具有良好的聚焦性能和压低旁瓣效果。     

阵元指向性对合成孔径声呐成像的影响

传统合成孔径声呐回波仿真一般仅考虑3 dB波束宽度内接收的回波信号,忽略了收、发阵元宽频带指向性调制的实际问题.针对这一问题,根据声呐收、发阵元与目标间的瞬时几何关系,研究收、发阵元指向性调制的合成孔径声呐回波仿真方法.在此基础上,结合后向投影成像算法讨论收、发阵元指向性对成像性能的影响,并类比基于加权的传统阵列信号处...     

基于最佳扫描行快速搜索策略的线阵推扫式影像微分纠正算法

线阵推扫式影像的几何纠正是当前海量遥感影像数据处理的难点与性能瓶颈。基于严密几何模型对线阵影像进行微分纠正是生成各级影像产品的基础,其核心是地面点的反投影,即确定地面点对应的最佳扫描行。传统的最佳扫描行搜索算法基于像方的共线方程迭代计算,效率低,实用化程度不高。本文基于严密几何模型提出一种适用于大数据量线阵影像微分纠正的最佳扫描行快速搜索策略,利用扫描行投影面进行物方几何约束,通过判断物方点到扫描行投影面的距离定位最佳扫描行。由于线阵列CCD像元并非严格按照一条直线排列,笔者讨论了CCD线阵的分段处理以及分段投影面的确定方法。利用机载ADS40、火星快车HRSC线阵影像进行试验。结果表明,本文方法仅需少量几次物方空间解析几何迭代计算即可精确定位最佳扫描行,计算效率相比基于像方的搜索方法提高了8倍以上,线阵影像微分纠正速度提升了6倍以上。     

基于两步最小均方的宽带波束形成算法

针对空时二维滤波器结构,提出了修正两步最小均方波束形成算法,通过修正每次迭代运算中的期望阵列响应幅度和方向矩阵,显著地减少了矩阵运算量,达到快速准确求解期望方向图的相位和相应权矢量的目的。该算法在不改变天线阵元数的情况下,比传统空域滤波增加了时域处理维数,提高了波束形成质量,并利用了期望方向图相位的随机性,通过迭代更新期望方向图的相位和相应权矢量,实现了方向图的旁瓣控制,理论上可以形成任意控制的旁瓣波束,满足不同应用场合的需求。经计算机仿真实验,算法可以很好的收敛到期望的方向图,验证了该算法的有效性。该算法可广泛应用于多天线的GNSS导航接收机或抗干扰接收机中,在提高接收机在复杂环境下的可用性和灵敏度上具有重要的意义。     

求解自回归模型参数的整体最小二乘新方法

在应用整体最小二乘法求解自回归模型的参数时,针对传统的SVD方法和迭代法并没有顾及到系数矩阵和观测向量构成的增]’一矩阵中不同位置上相同元素的改正数却不相同这一不足,推导了一种新的迭代解法,有效地解决了传统方法的不足,使得增]’一矩阵中不同位置的同一元素具有相同的改正数,更加符合实际情况且平差精度也有所提高。最后通过具体的算例,验证了木文方法的可行性和有效性。     

谐波改进的植被指数时间序列重建算法

提出一种基于傅里叶谐波分析的改进算法,引入异常值检测算法,检测拟合过程中的异常值,增加数据拟合的真实性;迭代前动态估算出待处理序列点的峰值个数(即频数),解决整个区域预设单一频数的不合理性;引入拟合影响因子,自动控制迭代终止条件,避免传统方法中人为设置阈值导致的不确定性。利用2003年华北平原MODIS_EVI时间序列图像验证表明,较之HANTS算法,改进算法能够有效修正噪声污染像元值,修正后的EVI时序曲线更能反映地物内在的物候变化规律,并能够更好地保真原始曲线上的特征(点),如作物EVI最大值、最小值出现的时间和大小关系。     

Is Newton's iteration faster than simple iteration for transformation between geocentric and geodetic coordinates?

Summary Two iterative algorithms for transformation from geocentric to geodetic coordinates are compared for numerical efficiency: the well known Bowring's algorithm of 1976, which employs the method of simple iteration, and the recent (1989) algorithm by Borkowski, which employs the Newton-Raphson method. The results of numerical tests suggest that the simple iteration method implemented in Bowring's algorithm executes approximately 30% faster than the Newton-Raphson method implemented in Borkowski's algorithm. Only two iterations of each algorithm are considered. Two iterations are sufficient to produce coordinates accurate to the comparable level of 1E-9 m, which exceeds the requirements of any practical application. Therefore, in the class of iterative methods, the classical Bowring's algorithm should be the method of choice.     

中心阵列法实现面状地图要素的自动注记

本文阐述了中心阵列法进行面状要素自动注记的原理、多边形预处理算法、求取阵列旋转中心的方法和求取注记定位线的算法。另外,还对中心阵列法进行了验证其可行性的试验,其结果证明这种算法不但能够处理所有常规形状的多边形,而且能够适应一些不规则特殊形状的多边形的注记。     

航空影像上道路中心线的半自动提取算法研究

提出了一种新的从航空影像上提取道路中心线的半自动方法。该方法利用道路地物的几何特征和辐射特征,根据用户提供的少量道路种子点,利用自适应灰度模板对道路中心线上的每个点进行调整,最后采用最小二乘算法和牛顿迭代法对调整后的道路中心线上的每个点进行拟合,以此获得趋近于道路中心线的最佳折线。试验结果证明,该算法简单易行、效率较高．具有较好的鲁棒性和实用性。     

抗差估计的选权迭代法分析与比较

在抗差稳健估计中,选权迭代法应用最广,较易理解,M估计法计算简单。基于M估计的基本理论,深入分析Huber、Hampel、IGG3种常用的选权迭代法,并利用水准网数据,分析这3种常用选权迭代法的适用范围和相应的抗差效果,表明IGG法比其他两种的抗粗差效果要好,且易实现。     

基于GPS矢量观测信息的姿态确定算法

用于GPS姿态确定的矢量化算法可等价于两级最优问题。第一级把GPS载波相位观测量转换为矢量观测量。第二级是Wahba问题,即从矢量观测量获得最佳姿态解。Wahba问题可用四元数法求解,如QUEST方法。本文采用基于小角度的迭代法求解Wahba问题。在均衡星座或均衡基线务件下,两级最优解亦是全局最优解。实验结果表明迭代解的精度与QUEST解相同。实验中也应用了改进的TRIAD算法以比较两级最优解。     

利用航磁数据向下延拓得到海面磁场的方法

采用航磁数据向下延拓到海面代替船测数据,可提高磁力测量成果的综合利用率.基于多尺度边缘检测理论,研究改善航磁数据向下延拓到海面精度的方法,提出多尺度边缘约束迭代法,并给出模型和实测数据算例.计算结果表明,当航磁数据中噪声水平较大时,利用多尺度边缘约束迭代法可以提高向下延拓的精度,满足三、四级海洋磁力测量的精度要求.     

多波束条带测深中的声线跟踪技术

在高精度水下声学定位中,常采用分层等梯度声线跟踪的方法对水下目标进行定位。但当声线入射角度过大时,该方法入射角的迭代解算会出现发散问题。首先,针对该问题产生的原因进行了分析,并在此基础上提出了一种新的入射角迭代方法,新方法采用曲率半径R代替Snell常数p进行迭代。利用500 m水深模拟数据进行了验证,结果表明：在声线入射角较小时（如不大于80°）,新方法和原方法的定位精度相当;在声线入射角度进一步增大时,新方法的定位效果优于原方法。