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。     

MIMO下视阵列SAR位置偏移误差分析

首先借助GPS系统的3个平移分量,根据等效相位中心原理,详细推导了MIMO下视阵列SAR整体误差模型;其次在忽略姿态角误差影响的前提下,重点分析了各个独立平移分量对成像结果的影响程度,得出了高程向误差分量影响最大的结论;最后通过分别加入相同大小高程向和跨航向误差分量的仿真数据的三维成像实验,验证了结论的正确性。实践证明,MIMO下视阵列SAR作为一种新体制三维SAR系统,在高楼耸立的城市测绘领域具有重要的应用价值。     

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。     

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。     

MIMO地基雷达微小形变探测建模与仿真

针对现有地基山体滑坡雷达实时性差、系统复杂的缺陷,将多输入多输出技术应用到地基山体滑坡雷达,建立基于多输入多输出的地基山体滑坡雷达微小形变探测的数学模型。将多输入多输出天线阵列等效为其对应的虚拟线性阵列,在这个等效线阵的基础上利用后向投影成像算法对雷达回波数据进行成像处理。成像后得到每个像素点的复散射强度,复影像对中对应像素点的复散射强度做复共轭运算,提取出差分相位,由其与微小形变建立数学关系。设置了雷达探测的模拟实验场景参数,依据所建立的模型编写仿真程序。仿真实验表明,雷达系统具有毫米级的理论形变探测能力,系统微小形变探测的相对误差在5%以内,理论模型的正确性得到验证。     

星载合成孔径雷达回波数据仿真研究

本文对星载合成孔径雷达（SAR）图像仿真方法进行了研究,在分析并建立合成孔径雷达回波信号数学模型的基础上,提出了基于分布目标的SAR回波信号数据仿真,进而提出了一种与传统实现方法不同的SAR原始回波数据的生成方法,并用这种方法进行了初步的建模和仿真,验证了其有效性。     

多波段高分辨率星载合成孔径雷达成像处理方法研究

星载合成孔径雷达（SAR）是一种工作在微波波段的主动式遥感器,它综合运用合成孔径技术、脉冲压缩技术和数据处理技术,采用较短的天线就能够获得方位和距离两个方向的高分辨率雷达图像。研制星载SAR系统的目的是获得具有一定测绘带宽和一定分辨率的地面目标图像,传统SAR模式不能同时满足高分辨率及较宽测绘带的要求。本文主要研究了多...     

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Mosaic模式SAR系统关键参数设计

Mosaic模式兼具高分辨率和大成像测绘带的优势,在2008年以色列发射的第一颗合成孔径雷达(SAR)侦察卫星TECSAR中得到成功应用。针对该模式的特点,本文对天线尺寸、信号带宽、相干积累时间、测绘带宽、数据率和脉冲重复频率(PRF)等直接影响系统性能的关键参数进行分析,并给出设计实例,为进一步仿真研究该模式SAR系统的成像算法和未来的系统研制奠定了基础。     

地震损毁建筑物的高分辨率SAR图像模拟与分析

为了分析汶川地震震后高分辨率合成孔径(SAR)图像的城区建筑物特征,基于实际获取的机载X波段SAR图像,采用电磁模拟方法进行分析和研究.通过对城区的完整建筑和毁损建筑进行三维建模,采用射线跟踪的电磁计算方法和图像域积分的成像模拟方法得到不同受灾程度的建筑物SAR模拟图像.与真实SAR图像对比分析,提出的算法能够分析建筑物结构变化对SAR图像的影响,模拟主要的强散射点,能有效辅助SAR图像进行城区特征分析.     

城市区域高分辨率线阵CCD卫星影像模拟

针对存在高大建筑物的城市区域的高分辨率遥感卫星成像模拟问题,利用3D模型作为模拟数据源,从线阵CCD高分辨率遥感卫星成像方式及特点出发,综合考虑成像时的几何变形因素影响,按照线中心投影方式对卫星遥感器进行成像模拟。最后通过实验验证了该方法是可行的,并能取得较为满意的成像模拟效果。     

差分层析SAR技术研究现状分析

差分层析SAR是在层析SAR基础上发展起来的一种四维信息反演技术。它不仅实现了对雷达目标的三维分辨能力,同时可以获取目标的形变速率信息,可实现对目标方位-距离-高度-时间四维成像,这对实现城市基础设施动态形变监测、古建筑风险评估、重要工程安全监测等应用具有重要实际意义和价值。本文基于差分层析SAR成像原理,分析了成像处理过程中存在的问题,总结了差分层析SAR成像算法研究现状和特点;最后列举了差分层析SAR技术的主要应用领域,并对其技术发展趋势进行了展望。     

Stereo analysis of high-resolution SAR images for building height estimation in cases of orthogonal aspect directions

SAR stereo image analysis for 3D information extraction is mostly carried out based on imagery taken under same-side or opposite-side viewing conditions. For urban scenes in practice stereo is up to now usually restricted to the first configuration, because increasing image dissimilarity connected with rising illumination direction differences leads to a lack of suitable features for matching, especially in the case of low or medium resolution data. However, due to two developments SAR stereo from arbitrary viewing conditions becomes an interesting option for urban information extraction. The first one is the availability of airborne sensor systems, which are capable of more flexible data acquisition in comparison to satellite sensors. This flexibility enables multi-aspect analysis of objects in built-up areas for various kinds of purpose, such as building recognition, road network extraction, or traffic monitoring. The second development is the significant improvement of the geometric resolution providing a high level of detail especially of roof features, which can be observed from a wide span of viewpoints. In this paper, high-resolution SAR images of an urban scene are analyzed in order to infer buildings and their height from the different layover effects in views taken from orthogonal aspect angles. High level object matching is proposed that relies on symbolic data, representing suitable features of urban objects. Here, a knowledge-based approach is applied, which is realized by a production system that codes a set of suitable principles of perceptual grouping in its production rules. The images are analyzed separately for the presence of certain object groups and their characteristics frequently appearing on buildings, such as salient rows of point targets, rectangular structures or symmetries. The stereo analysis is then accomplished by means of productions that combine and match these 2D image objects and infer their height by 3D clustering. The approach is tested using real SAR data of an urban scene.     

相向飞行全极化SAR图像对建筑物的立体重构

用多方向飞行的全极化SAR图像可能提取特定三维目标的高度与位置信息,进而实现目标物的几何立体重构。全极化SAR图像数据与单极化SAR相比,可以选择多种极化组合数据,提供对于特定目标几何特征敏感的数据类型,通过多方向飞行SAR图像反演该目标或目标群的高度与位置信息。本文用两幅相向飞行的PI-SAR(日本机载极化与干涉SAR,X波段、1.5m分辨率)图像,提取日本仙台电视塔高度、日本东北大学建筑物群的立体重构。