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。     

机载SAR运动补偿残余误差建模及影响分析

在基于运动传感器测量数据的机载SAR运动补偿方法中,IMU/GPS测量误差和地物定位误差等非理想因素的存在会导致相位补偿量的不准确,进而引入残余运动误差,影响SAR图像质量.本文针对IMU的各项测量误差、系统延时误差、多普勒中心频率误差、参考DEM误差等影响轨迹测量和地物定位精度的具体因素展开研究,建立了上述因素与残余运动误差之间的函数关系.该函数关系显示,残余运动误差主要来源于航迹测量误差和地物定位误差,航迹测量误差主要根源于IMU/GPS测量单元中加速度计的常值漂移和IMU关于姿态角的测量误差,地物定位误差主要根源于参考DEM误差等因素.本文通过建模分析,完成了对机载SAR运动补偿精度退化机理的研究.     

机载激光雷达点云滤波算法分析与比较

机载点云数据在城市三维建模、DEM提取中应用广泛,而机载点云滤波是这些应用的基础。因此,这里对机载点云滤波算法设计所依据的地面特征和滤波结果的精度评定方法作了总结,并对现有滤波算法进行了分类描述。最后着重对滤波算法做了直观的对比分析,为后续点云数据滤波处理研究提供参考。     

DGPS/IMU数据在机载InSAR成像运动补偿中的应用

InSAR系统是根据两幅相干复影像的相位差进行高程测量的,相位精度是影响系统高程测量精度的主要因素之一.近几年随着DGPS/IMU技术的发展,其精度越来越高,已被广泛用于机载地理信息获取系统;同时,利用高精度的DGPS/IMU数据进行高分辨率的InSAR成像运动补偿也已受到重视.在分析了InSAR成像运动补偿对相位影响的基础上,研究了利用DGPS/IMU数据进行机载InSAR运动补偿的成像方法,并用实际数据成像,给出了运动补偿效果.     

机载SAR图像与仿真SAR图像的匹配策略

机载SAR图像与仿真SAR图像的匹配在机载SAR图像无控制正射纠正中具有重要的应用价值。为了提高机载SAR图像与仿真SAR图像匹配的可靠性,本文在SAR图像仿真的基础上,分别以机载SAR图像和仿真SAR图像作为匹配基准,设计了综合运用特征点提取、金字塔影像匹配、相关系数相似性测度计算、双向匹配等方法的匹配方案。利用机载SAR图像和由SRTM DEM仿真的SAR图像进行了匹配试验,统计了不同策略的正确匹配点数,并结合仿真SAR图像的特点,分析认为:以仿真SAR图像作为匹配基准进行匹配的策略较好。     

机载LiDAR数据滤波预处理方法研究

为简化后续的机载LiDAR点云数据滤波,针对茂密植被的陡坡林区,提出了均值限差预处理方法;针对具有密集墙面激光脚点的城区,提出了角度限差预处理方法。采用两组不同特征的实测数据分别对两种预处理方法进行了实验,定性和定量分析结果表明,预处理效果显著,使用了预处理的滤波结果与未使用预处理而直接滤波的结果相比,两类滤波误差均有所减小。     

机载高分辨率SAR图像直接对地定位原理及精度分析

依据机载SAR成像的原理,给出了一种实用的机载SAR直接对地定位公式,并结合获取的高分辨率图像进行了定位纠正,取得了较好的效果。根据机载SAR图像对地定位的原理,推导了定位误差的传播公式,并进行了一些误差模拟研究。     

机载SAR图像几何纠正的数学模型研究

本文在SAR图像多年应用研究的基础上，概述了国际上2种常用的SAR图像正射纠正数学模型——F.Leberl模型、Konecny模型，同时试验了SAR图像多项式纠正模型，分析了这3种模型的特点，利用中国自制的机载SAR图像和美国的GEM SAR图像分别进行了数字几何纠正实验。通过对实验结果的分析比较，为SAR图像应用于突发性自然灾害的实时监测和评估，推荐了一种形成较为简单、适应性较好的正射纠正模型。     

机载X波段极化干涉SAR数据非监督分类方法研究

针对经典极化分类算法在处理机载X波段SAR数据时将过多地物分为体散射类型,并且容易受噪声影响,分类结果存在大量误分现象的问题,通过对机载X波段SAR数据非监督分类方法的研究,提出将极化干涉信息用于机载X波段极化干涉SAR数据的分类。通过运用极化干涉数据进行目标分解得到参数A1和A2对数据进行初始分类,然后结合改进的Wishart最大似然分类算法来进行地物的自适应分类。实验结果表明,该方法能有效避免平地效应的影响,抗噪性好,能正确区分三种典型散射类型,分类效果明显优于极化分类效果。     

Unambiguous Reconstruction and High-Resolution Imaging for Multiple-Channel SAR and Airborne Experiment Results

Azimuth ambiguity occurs in synthetic aperture radar (SAR) systems due to the well-known constraint of minimum antenna area, particularly at high resolutions and wide swaths. A space time domain method can be utilized to remove this ambiguity if the multiple-channel data are available. In this letter, a modified approach is presented to determine the filter weight vectors. This approach was successfully applied to the real data, which were collected by an experimental airborne multiple-channel SAR system. The channel imbalance and the error in antenna phase center position are analyzed in detail.     

机载SAR图像定向参数的F.LDT解法

从SAR图像的F.Leberl构像模型出发,推导了成像载体匀速运动条件下的SAR图像定向参数的直接变换(Direct Transformation for F.Leberl Model,F.LDT)解法.通过比较F.LDT解法与F.Leberl构像方程线性化迭代解法的实验结果,得出结论:F.LDT解法可以满足精度要求,且无需初值,不需迭代,计算过程简单,避免了线性化迭代方法不收敛的情况.最后对影响F.LDT解法精度的因素进行了分析.     

机载SAR图像定向参数的F．LDT解法

从SAR图像的F.Leberl构像模型出发，推导了成像载体匀速运动条件下的SAR图像定向参数的直接变找（Direct Transformation for F.Leberl Model。F.LDT）解法。通过比较F.LDT解法与F.Leberl构像方程线性代迭代解法的实验结果，得出结论：F.LDT解法可以满足精度要求，且无需初值，不需迭代，计算过程简单，避免了线性化迭代方法不收敛的情况。最后对影响F.LDT解法精度的因素进行了分析。     

机载双天线InSAR联合定标算法

为了提高InSAR获取DEM的精度,实际生产作业过程中每一架次均须飞临定标场,这就要求测绘人员需要多次布设角反射器.本文针对外业重复布设角反射器耗费时间和人力的问题,提出一种新的机载双天线InSAR联合干涉参数定标算法,实现了利用一次布设的控制点同时标定多架次干涉参数,减少了野外布设角反射器的工作量.该方法首先基于敏感度方程的定标方法选择适于机载双天线InSAR数据的干涉定标参数,其次将基于局部配准的配准方法和PSInSAR中PS点选取的方法首次引入高程连接点的选取中,实现了多架次同一场景的高程衔接.最后,根据控制点和连接点高程属性的差异,建立了不同的误差方程,组成联合定标模型,并利用中国测绘科学研究院的CASMSAR-X数据进行了联合定标试验,验证了该算法的正确性和有效性.     

天线方向图未知的机载SAR图像增强

采用区域网平差的方法进行合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）干涉参数定标,是减小大区域、多个干涉像对重叠处反演高程差异的有效方法。为了提高InSAR区域网平差的答解效能,设计一种利用史赖伯规则的机载InSAR区域网平差干涉参数定标方法。该方法利用史赖伯规则,由连接点误差方程式构建等效误差方程式,可有效减小法方程系数矩阵大小,降低对计算机配置的要求,提高平差的答解效能。采用我国机载双天线InSAR数据进行干涉参数定标试验,改化前后两种方案,干涉参数定标结果没有明显变化,改化后的平差耗时均值减小了,验证了利用史赖伯规则的机载InSAR区域网平差干涉参数定标的正确性和有效性。     

关于数字航测相机像移补偿问题

航测相机像移补偿有两种方法 :一是在相机的焦平面上 ,使感光平面沿飞行方向 ,在曝光瞬间作一微小位移 ,以改正因摄影平台相对于被摄目标的运动引起的像点位移 ;二是在曝光瞬间 ,使相机作一微小的俯仰角旋转 ,以改正因摄影平台相对于被摄目标的运动引起的像点位移。前者简称为焦平面平移改正法 ,后者可称为俯仰旋转改正法。本文中研究了这两种像移补偿方法的差异和所能达到的精度水平及其适用范围     

机载SAR影像的正射纠正试验研究

在分析合成孔径雷达(SAR)图像几种主要正射纠正方法的基础上,利用一种引入投影差改正的新的多项式纠正法,采用由1∶50 000地形图生成的DEM,并通过外业航片量测像控点的方式,对合肥地区机载SAR影像进行严密的正射纠正,弥补传统多项式地形起伏不能纠正的缺陷,获得满意结果。     

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。     

横断山脉机载SAR-X波段影像数据处理分析

针对机载SAR数据的X波段成像处理进行研究,设计出一种用于生产实践的快速有效的流程方案。介绍雷达信号成像处理的主要步骤,并根据SAR成像软件需求,编写出自动提取主要雷达参数以及用于质量检查的软件。项目生产实践表明,该成像处理流程过程简捷,使用方便,能有效提高生产效率,缩短生产周期,符合实际的大规模生产需求。     

星载-机载混合BiSAR运动误差的分析

SAR平台的非理想移动和转动包括速度误差和姿态误差,这些误差会造成图像的散焦和分辨率的降低,给图像分类和识别带来一定的困难,从而,影响SAR图像的使用价值和应用范围。针对由混合运动平台构成的BiSAR的非理想移动和转动,建立可以同时描述速度误差与姿态误差的几何模型以及距离方程,并对距离方程进行Taylor多项式的二阶展开,总的运动误差可分解为卫星和飞机的姿态误差、飞机的轴向运动误差以及飞机的姿态误差和轴向运动误差的耦合项。仿真分析表明,卫星和飞机在小干扰情况下,SA—BiSAR运动误差主要是由卫星的姿态误差和飞机的轴向运动误差构成的,而飞机的姿态误差和轴向运动误差的耦合项是可以忽略的。     

未知DEM下的机载SAR图像几何校正方法研究

针对机载环境复杂,不确定因素众多,与图像相对应的DEM不能精确获得等影响校正的不利因素,研究基于先验条件而不依赖DEM的机载SAR图像几何校正方法.从产生畸变的原理和校正过程的本质出发,将不同的几何校正理论在成像原理层面进行统一;在此基础上,分析精确校正所需要的条件,并提出当条件不能满足时的基于统计模型的几何校正方法;继而提出基于不同先验条件的校正方案决策模型.仿真实验及基于配准区域的保真度评价结果验证了所提方法的有效性.