Eigensubspace-Based Filtering With Application in Narrow-Band Interference Suppression for SAR

Synthetic aperture radar (SAR) has found wide applications in many areas, e.g., battlefield awareness. However, SAR is vulnerable to various kinds of interference, among which narrow-band interference (NBI) is commonly used. In this letter, an eigensubspace-based filtering approach is proposed for NBI suppression in SAR without using passive-sniff data as the reference signal. Moreover, the proposed method can deal with smart or interrupted NBI. Both simulation and experimental results are provided to illustrate the performance of the proposed approach     

罗兰C信号中的窄带干扰抑制与仿真

窄带干扰（NBI）是罗兰C接收机接收信号中普遍存在的一种干扰。这种窄带干扰经常淹没有用的罗兰C信号,因此,去掉NBI对罗兰C接收机的正常工作尤为重要。分别采用最小均方误差（LMS）自适应算法和二阶自适应格型滤波器算法对带有窄带干扰的罗兰C信号进行处理。仿真结果得出：LMS自适应滤波器对同步干扰和近同步干扰都有很好的效果;但是由于罗兰C信号本身的编码信息而比较难获取期望信号,加上LMS自适应滤波器实现阶数较高,实现相对困难。二阶格型自适应滤波器由于是完全除去干扰频率点,不能用于同步干扰,但其对近同步干扰和非同步干扰仍然有很好的效果,且其实现较为简单,易于在工程上应用。     

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。     

基于精确距离模型的改进R-D算法

本文利用合成孔径雷达(SAR)最为精确的标准斜视距离模型,推导出了一种适合斜视SAR精确成像的改进距离-多普勒(R-D)算法。文章进一步分析了SAR的四种距离模型,将已有的三种R-D算法以及本文提出的改进R-D算法和四种距离模型之间建立了一一映射,指出了四种R-D算法之间的本质区别。最后对四种R-D算法进行了仿真,结果表明本文给出的改进R-D算法最能够适应斜视情况下的精确成像。     

噪声抑制的多极化SAR海冰图像分割

合成孔径雷达(SAR)海冰图像分割对全球气候研究和保证船舶航行安全具有重要意义。现有的基于区域的马尔可夫随机场(MRF)多极化SAR分割方法,由于受相干斑噪声影响,其区域划分不尽合理,不能有效完成分割。因此,提出一种噪声抑制的多极化SAR海冰图像分割算法,首先在极化总功率图上引入降低噪声的滤波算法,合理划分初始区域,其次考虑区域之间的差异度,从而实现多极化SAR海冰图像的准确分割。以RADARSAT-2和SIR-C获得的全极化海冰图像为实验数据进行验证,结果表明:和其他较先进算法相比,本文算法优势明显,既能高效保持图像连通性,又能增强图像的细节信息,具有更高的分割精度。     

SAR 图像中不同特性条纹噪声的滤除

分析Burst工作模式星载SAR 系统中, 采用全孔径成像算法会产生周期性明暗条纹噪声的原因, 提出一种简单高效的一维频域滤除算法, 并给出包含该操作的改进距离多普勒成像算法流程。对于因雷达系统本身原因而产生的一些非周期不规则条纹噪声进行讨论, 针对此类噪声提出一种二维频域区域滤波的算法。通过对实际星载SAR 数据的处理, 验证算法的有效性。     

基于距离模型的波数域算法

合成孔径雷达(SAR)存在四种距离模型,本文利用这四种模型推导出四种波数域算法,给出了四种算法详细的推导过程,并得到了四种算法和四种模型之间的一一对应关系。文章提出了单色等效斜视波数域算法,该算法不需要插值,因而提高了计算效率,适合于小斜视角且测绘带宽度不大的情况下的快速成像。最后利用该算法对星载SAR的实际数据进行成像,结果表明在成像精度牺牲不大的情况下可以大大提高成像速度。     

Effects on Three-Dimensional Geosynchronous Circular SAR Imaging by Orbit Errors

Circular SAR imaging on the geosynchronous orbit is an innovative SAR imaging mode, which can perform high resolution three-dimensional (3D) imaging with continuous observations for a large area. However, for geosynchronous satellites the orbit is severely disturbed by perturbing effects, and the orbit error will be an important factor influencing the SAR imaging on the geosynchronous orbit. In this paper, the effects of the orbit error on performances of 3D geosynchronous circular SAR (GEOCSAR) imaging are analyzed. The error model is firstly made, and then the orbit error propagating into the distance from the radar to the target (range) is derived. Furthermore, the effects of different components of the range error on the quality of focused SAR signals are deduced, based on the 3D GEOCSAR signal model with time-domain correlation algorithm. The analyses and simulations will quantify and verify the required accuracies of GEOCSAR orbit estimation for ensuring the 3D imaging quality.     

利用经验模态分解方法抑制SAR斑点噪声

提出了一种利用经验模态分解（EMD）方法抑制SAR斑点噪声的方法。利用经验模态分解方法，可以将SAR图像分解为一系列的以空间周期尺度不同为特征的模态，定义空间特征尺度不大于4的为噪声。通过从图像中减掉噪声成分使SAR斑点噪声得以抑制。用这种方法处理SAR图像在斑点抑制和纹理信息保护两方面取得令人满意的结果。     

星载ScanSAR模式成像算法分析

ScanSAR模式是现在SAR卫星的工作模式之一,具有幅宽大,时间间隔短的优点。介绍了ScanSAR的成像原理,重点分析了全孔径RD算法,改进的SPECAN算法和ECS算法等几种适合于ScanSAR模式雷达回波成像的算法,并对其特点进行分析了比较。     

High Resolution TerraSAR-X Image Speckle Suppression and its Fusion with Multispectral IRS LISS –III Data for Himalayan Glacier Feature Extraction

In this study an attempt is made for studying the Himalayan glacier features using TerraSAR-X and Indian Remote Sensing Satellite, Linear Imaging Self Scanning System III (IRS LISS –III) images. New generation, synthetic aperture radar (SAR) data from TerraSAR-X (TS-X) sensor provide opportunity for glacier feature studies in Himalayan rugged terrain. Spot Light High resolution mode TS-X data give idea about glacial features which remained untraceable from other existing SAR system. However, presence of speckle noise in SAR images degrades the interpretability of the glacier features. Speckle suppression filters (Lee, Frost, Enhanced Lee, Gamma-Map) are applied on SAR intensity images. On the basis of field sight seeing and insitu observations it is observed that still features are not clear. Hence attempt has been made for fusing multitemporal multispatial speckle reduced TS-X SAR data and multispectral IRS LISS-III data for extracting the glacial features such as crevasses, exposed ice and superaglacier lakes. Principal component analysis (PCA) represents the high spectral resolution data in a linear subspace with minimum information loss. Herein, PCA based image fusion technique is adopted for this study and comparison is made between IHS fusion technique and PCA based technique for glacier studies in the Himalayan region.     

均匀分布与结构描述ASIFT相结合的SAR与可见光图像配准算法

针对SAR与可见光图像配准中存在的非线性灰度差异与斑点噪声,同时考虑不同的成像视角问题,提出了基于均匀分布与结构描述ASIFT的SAR与可见光图像配准算法。该算法首先采用引导滤波建立引导尺度空间以达到噪声抑制与边缘保持,在特征点提取阶段,由于非线性灰度差异引入相位一致性强度信息,并与尺度空间网格划分相结合,指导筛选图像中均匀特征点的获取;然后在特征描述阶段,引入扩展相位一致性方法计算SAR与可见光图像的一致性梯度幅值和方向,提高了主方向和描述符的准确性;最后利用Optimal-RANSAC进行特征描述符匹配实现有效配准。通过对4组实测图像进行试验及结果分析,证明该算法相比SAR-SIFT与传统ASIFT算法具有更准确的配准精度。     

自交叉双边滤波的极化SAR数据相干斑抑制

相干斑抑制是极化SAR数据预处理的关键步骤。双边滤波是一种空域和值域滤波相结合的优秀边缘保持滤波算法。针对双边滤波在抑制极化SAR数据相干斑的不足,该文将改进的交叉双边滤波引入到极化SAR数据降噪领域,加入散射机制测度来扩展原权重核,根据SPAN图像的局域变差系数自动调整空间方差系数,利用参考图像来度量灰度值和散射机制相似性。实验结果表明:本文方法较经典滤波算法有更强的噪声平滑能力和更好的细节信息保持能力,在保持原数据极化散射信息方面也表现出良好的性能,这为基于极化SAR数据的后续应用提供了支持。     

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。     

星载SAR成像参数联合估计方法

通信系统的不可靠性会造成SAR卫星下发数据出现误码或丢失,从而导致几何参数的解译、计算出现较大的误差或者缺失,限制了SAR数据成像处理及后续利用。针对该问题,提出一种基于回波数据的成像参数联合估计方法。首先通过回波数据进行多普勒中心频率估计和多普勒调频斜率估计;然后,根据SAR多普勒参数特性,建立多普勒参数与几何参数之间的超定方程组,并利用多普勒参数估计值求解方程组反演几何参数;最后,利用多普勒参数估计值和几何参数估计值完成SAR数据成像处理。实验结果表明,本文方法可以获得可靠的多普勒参数估计值和几何参数估计值,从而有效地解决像参数欠缺情况下的星载SAR成像处理问题。     

A Chirp Transform Algorithm for Processing Squint Mode FMCW SAR Data

Frequency-modulated continuous-wave (FMCW) synthetic aperture radar (SAR) is a lightweight cost-effective high-resolution airborne imaging radar. In squint case, the frequency scaling algorithm, which is suitable for processing nonchirped raw data, cannot be used directly in FMCW SAR data processing because of low system sampling frequency. On the other hand, the continuous antenna motion of FMCW SAR can cause serious distortions in the reconstructed images. In this letter, an improved algorithm called the chirp transform algorithm is proposed. When the effects of the residual video phase are negligible, the algorithm uses a chirp transform to perform the time scaling operation to alleviate the sampling frequency problem. It requires only fast Fourier transforms and multiplications. The range cell migration introduced by the continuous motion is also compensated completely in range-Doppler domain. The algorithm performances are analyzed and are supported by point target simulation experiments.     

BEMD-based two-dimensional SAR autofocus algorithm

The two-dimensional (2D) autofocus algorithm simultaneously compensates both the residual range migration and propagation-induced phase errors. However, the unsuitable selection of prominent points would reduce the performance of autofocus. Bi-dimensional empirical mode decomposition (BEMD) can decompose a synthetic aperture radar (SAR) image into some different sub-images corresponding to different frequency components. Using proposed 2D autofocus algorithm along with BEMD would help us in selecting the suitable prominent points and give a considerable improvement in the performance of SAR autofocus. In further support of that conclusion, some simulations using real SAR data are demonstrated.     

基于ICEEMDAN的多滤波算法在超高层动态变形监测中的应用

针对监测数据中存在多路径误差和随机噪声的问题,本文提出了一种基于改进的带有自适应噪声的完备集合经验模式分解(ICEEMDAN)、小波包分解(WP),以及递归最小二乘算法(RLS)的联合滤波算法(IWPR)。该算法首先对原始信号进行ICEEMDAN分解,得到一系列本征模态函数(IMF)分量;然后基于标准化模量的累积均值将IMF划分为高频IMF和低频IMF;最后考虑相关系数,利用WP和RLS分别对高频IMF、低频IMF进行去噪,重构两者降噪信号,获得动态位移响应。结果表明:相对于单一算法EMD、CEEMDAN、ICEEMDAN等,IWPR算法能够更有效地消除多路径误差和随机噪声,从而提高超高层GNSS RTK监测数据的精度。     

一种改进的SAR干涉图综合滤波算法研究

SAR干涉图作为相位信息的载体,其质量直接影响对研究区域形变状况的进一步分析,采取有效的滤波算法能抑制干涉图相位噪声,提高干涉测量精度。在获得的干涉相位图中,由于矿区开采而造成的地表沉降会体现出近环状相位条纹的特征。针对这一特点,对传统的基于梯度的滤波算法做出了改进,并结合Goldstein频域滤波和改进的梯度自适应滤波,提出了一种适用于矿区沉降形成的SAR干涉相位模式滤波方法。选取河北峰峰煤矿的PALSAR干涉相位图作为实验数据,对该滤波方法做出了详细的性能评价和对比。结果表明,采用本文提出的综合滤波方法在显著降低实验区SAR干涉图相位噪声的同时,也很好地保持了相位分辨率,使由于矿区沉降而造成的形变相位环的边缘形态更加清晰。