基于最小二乘法的卫星相机MTF测量

对于对地观察卫星而言，为了定量评定其成像质量，对其MTF进行测量是非常重要的，它为比较不同卫星的性能提供了理论依据。一般的在轨MTF测量主要是对已知目标进行成像，由于天气和图像混叠的影响，这种方法对星载程序带来了很大限制。本文提出使用最小二乘法测量星载相机的MTF．对同一景物两次成像．一次采用高分辨率模式．另一次使用低分辨率模式，当两者分辨率比值足够高时，就可以通过将高分辨率图像与一个点扩散函数卷积和乏采样模拟得到低分辨率图像．并通过迭代使模拟图像与实测低分辨率图像的差在最小二乘意义下达到最小，以此得到点扩散函数。一旦迭代过程收敛，通过对点扩散函数进行傅立叶变换即可得到待测低分辨率图像的MTF。     

应用分形理论和光线投射算法的卫星云图模拟技术

卫星云图模拟是气象卫星成像仿真所研究的核心问题,针对快速生成效果逼真的卫星云图的要求,以分形理论为基础,设计了一种基于随机中点位移算法的云体数据生成模型,并采用光线投射算法将产生的三维云体数据绘制于二维平面图像上,实现了卫星云图的模拟,得到了比较满意的结果.     

机动卫星星座对多目标成像任务规划

在卫星对地观测任务中,需要研究卫星星座的快速机动及任务规划方法。该文研究了机动卫星星座对多目标的成像任务规划算法。提出了单颗太阳同步圆轨道卫星对单个点目标的可见性分析方法,结合解析方法与数值方法,得到目标的可见性,并给出卫星轨道机动及构型返回策略。在对多目标成像任务规划中,生成变轨策略集,并利用遗传算法求解任务规划问题,提高了计算效率。仿真结果表明:该方法准确性高,提高了星座的观测能力和平均目标观测次数。     

基于北斗GEO卫星信号的目标成像研究

利用北斗导航卫星信号进行目标成像目前还处于研究和探索阶段,文章为此针对北斗卫星B1和B3频段信号的特点设计了利用北斗地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星进行目标成像的算法,并进行了基于点目标成像的仿真实验,实验比较了B1和B3信号的目标成像效果。仿真实验结果表明能够利用北斗B1和B3信号进行目标成像,而且B3信号的成像分辨率优于B1信号。最后通过现场实验对直达和反射信号进行了研究,验证了利用北斗GEO卫星B3信号对目标进行探测和分辨的可行性。     

基于北斗地球静止轨道卫星信号的目标成像研究

利用北斗导航卫星信号进行目标成像目前还处于研究和探索阶段,为此针对北斗卫星B1和B3频段信号的特点设计了利用北斗地球静止轨道(geostationary earth orbit,GEO)卫星进行目标成像的算法;并进行了基于点目标成像的仿真实验。实验比较了B1和B3信号的目标成像效果。仿真实验结果表明能够利用北斗B1和B3信号进行目标成像;而且B3信号的成像分辨率优于B1信号。最后通过现场实验对直达和反射信号进行了研究,验证了利用北斗GEO卫星B3信号对目标进行探测和分辨的可行性。     

基于间接校正的高分三号正射影像生成

由于高分三号卫星(gaofen-3 satellite, GF-3)数据问世时间较短、参数不足,现有软件未针对GF-3数据添加传感器支持,导致难以利用现有各类软件生成其正射影像。提出一种基于间接校正的GF-3正射影像生成方法。模拟待校正区域卫星成像过程,采用RD模型利用与该区域对应的DEM数据构建模拟GF-3影像;在模拟与真实GF-3影像中分别提取特征点,并配准提取的特征点对,进而建立两影像间的映射关系;利用模拟GF-3影像分别与DEM数据和真实GF-3影像之间的映射关系,间接完成正射校正,生成正射影像。针对GF-3多成像模式的特点,选取3种具有代表性成像模式的影像进行正射影像生成试验,取得了较好的实验结果。将真实GF-3影像与模拟GF-3影像的对应像元坐标进行比较表明,x和y方向误差均小于一个像元,精度较高。提出算法充分考虑到了GF-3系统的成像特点,在不同的地形细节均取得了较好的结果。定性和定量的分析实验结果验证了提出方法的可行性及有效性。     

基于北斗地球同步轨道卫星多星成像的图像融合

利用大型轨道卫星系统(global nanigation satellite system,GNSS)导航卫星作为发射信号源的双基地雷达成像方法是一种新型的微波成像手段。由于单颗卫星成像存在空间分辨率不高、信噪比偏低等问题,采用了多颗北斗GEO卫星,获取了多幅卫星成像图,然后将最大互信息准则应用于多幅卫星成像图的配准,利用Powell算法将最大互信息作为目标函数搜索卫星成像图几何变换的最优配准参数;最后使用高频带融合方法对配准后的卫星成像图进行融合以提高图像质量。将配准后融合的卫星成像图与Google实景地图比较的结果表明,该多星成像融合算法使得信号增益提高了约20%;且避免了同一目标点在不同位置多次叠加产生的成像混淆,从而达到了提高成像精度的效果。     

机动目标的时频变换ISAR成像仿真

针对机动飞行目标的成像难点,实施了基于时频变换的逆合成孔径雷达(ISAR)成像处理方案.与传统的点目标模型的回波模拟方法不同,该方案采用全波数值方法计算目标在飞行过程中瞬时位置、姿态下的散射场数据,再依据延时顺序将离散时刻的散射场数据叠加,最终获得雷达的回波数据.数值仿真结果验证了该方案的可行性.     

星载SAR地面目标回波模拟的RTPC与2DFFT算法对比

对经典的RTPC算法进行了仿真实验。分别对静态点、点阵和面目标进行回波模拟,用多普带力法成像算法验证了回波的正确性和有效性。对2DFFT算法进行了仿真实验,模拟了静态点、点阵、面和分布目标的回波数据,并通过成像验证了算法的正确性和有效性。对比上述两种算法的原理、误差、计算量、数据所需存储空间和仿真运行时间,结果表明:距离时域脉冲相干法(RTPC)算法从SAR原理出发,简单易懂,但运算速度较慢,适用于目标较简单的情况。二维频域快速傅氏变换法(2DFFT)算法从系统角度出发,应用二维FFT计算回波,速度较快,适用于模拟较大、较复杂的目标场景。     

北斗MEO/IGSO卫星信号成像的多星点扩散函数分析及应用

利用导航卫星作为信号源进行双基地合成孔径成像是一种新的遥感成像手段。利用导航卫星成像的关键是成像分辨率,而双基地点扩散函数(point spread function,PSF)和多星点扩散函数(multi-satellite point spread function,MPSF)在成像拓扑结构设计和分析成像分辨率上有重要意义,但是目前缺乏对导航卫星成像的多星点扩散函数研究。针对此问题,首先研究利用北斗中圆地球轨道(medium earth orbit,MEO)/倾斜地球同步轨道(inclined geosynchironous orbit, IGSO)卫星和地面静止接收机形成的成像拓扑结构的双基地点扩散函数模型;其次,通过对具有不同方向角的双基地点扩散函数进行非相干累加得到了多星点扩散函数的数学模型,并对分辨率参数进行了分析,然后通过现场实验验证了点扩散函数计算的正确性;最后,针对多星成像中存在伪像的问题,提出基于多星点扩散函数的目标分离算法。结果表明:使用目标分离算法能够对正确地分离出多星成像中的伪像。     

复杂目标雷达图像形成机理分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像包含了复杂目标重要的电磁散射特性,图像中的散射中心可以提供目标结构和散射点位置等重要的目标几何信息。定量分析SAR图像中散射中心分布和形成机理在目标探测和识别领域具有重要的理论意义和应用价值。本文选取典型复杂目标（航母和战车）,正向构建了目标散射中心参数化模型。在此基础上,对目标SAR图像中轮廓的形成机理和图像稳定性开展了定量分析,建立了图像中散射中心与散射部件间的良好映射关系,揭示了散射中心的形成机理,进一步分析了目标上随姿态稳定的散射中心与目标局部几何结构之间的联系。此外,针对实际应用中目标几何模型非理想光滑的情形,本文研究了目标表面几何粗糙对SAR图像的影响,目标表面合适的粗糙程度可以改进仿真图像的结果,形成更加清晰的目标轮廓;但若粗糙程度过大则难以客观反映实际模型的电磁特性。本文构建的散射中心模型与实测数据进行了比对,结果吻合良好。     

典型目标的合成孔径雷达回波生成与图像仿真

分析了典型目标的合成孔径雷达(SAR)回波与图像仿真对验证SAR成像算法的有效性、开展SAR图像解译和SAR图像自动目标识别等方面的研究具有重要作用,在现有的SAR回波信号和图像仿真方法基础上,提出了一种新的目标SAR回渡信号和图像仿真方法,该方法把目标特性分析的曲面像素法和基于二维傅立叶变换(2DFFT)的SAR回波信号仿真数学模型相结合,采用曲面像素法来计算目标的散射率,用基于2DFFT的回波生成方法来计算SAR回波,实现了典型目标的合成孔径雷达回波生成和图像仿真,并给出了相应的仿真结果,证明了该方法的有效性.     

星载合成孔径雷达图像解析定位算法研究

在合成孔径雷达(SAR)图像目标定位技术的基础上,研究基于3个地面控制点的目标图像解析定位算法.该算法利用地球模型和合成孔径雷达图像的特点,在地心直角坐标系下求解目标的位置,用解析算法实现对目标的定时定位,并采用GPS定位数据对北京地区7个点进行了目标定位测量,给出了各点的误差分析.算法不依赖卫星平台和雷达参数,可用于未校正的星载SAR图像.     

SAR有源压制干扰抑制效果评估方法研究

合成孔径雷达(SAR)是对地观测和军事侦察的重要手段,但SAR非常容易受电子干扰的影响.SAR干扰技术的发展也促进了抗干扰技术的发展,现代SAR系统往往采用多种抗干扰技术.干扰抑制效果的评估是衡量一种抗干扰方法有效性以及SAR系统抗干扰性能的一项综合性指标.本文针对有源压制干扰,将干扰抑制效果评估方法划分为主观评估方法和客观评估方法.对于主观评估方法,引入了图像质量等级改善因子的概念,提出了基于图像质量等级评估标准的主观评估法,该方法可以在一定程度上降低主观评估结果的随机性和主观性.对于客观评估方法,研究了基于回波能量的评估方法和基于图像质量指标的评估方法,给出了具体的评价指标,可以客观、定量的对干扰抑制效果进行评估.最后分别采用点目标和面目标对客观评估方法进行了仿真验证,结果表明了方法的可行性和有效性.     

基于人工免疫算法的光学影像与SAR影像配准方法

提出了一种基于人工免疫算法的光学影像和SAR影像配准方法,该方法从影像上的面状地物入手,仅从识别性较好的光学影像上提取面状地物,先随机给定一组配准参数,将光学影像上面状地物的坐标经仿射变换获得新的坐标,以转换后新坐标在SAR影像上对应区域的均质性为评价标准,并利用人工免疫算法对配准参数进行优化,从而得到影像配准结果.最后,利用WorldView-2和RadarSat-2影像的配准实验验证该方法的有效性,结果表明该方法配准精度可优于2像素.     

A parametric method of retrieving ocean wave spectra from synthetic aperture radar images

A parametric method that extracts the ocean wave directional spectra from synthetic aperture radar (SAR) image is presented. The 180° ambiguity of SAR image and the loss of information beyond the azimuthal cutoff can be overcome with this method. The ocean wave spectra can be obtained from SAR image directly by using iteration inversion mapping method with forward nonlinear mapping. Some numerical experiments have been made by using ERS-1 satellite SAR imagette data. The ocean wave direction retrieved from SAR imagette data is in agreement with the wind direction from the scatterometer data.     

融合目标轮廓和阴影轮廓的SAR图像目标识别

针对合成孔径雷达图像目标识别问题,在基于图像成像模型分析基础上,提出了一种融合SAR目标轮廓和阴影轮廓的目标识别算法.首先提出了一种基于去控制标记符的SAR图像分割算法,得到SAR图像目标轮廓和阴影轮廓,然后用这2种轮廓融合,用傅立叶描述子将二维数据转为一维数据,最后用基于串接准则的融合算法得到识别结果,进行SAR目标识别.基于MSTAR的实验结果验证了本算法的有效性.实验结果证明:目标轮廓和阴影轮廓的结合,除反映本身包含的局部空间结构信息外,还能反映SAR目标的高度信息,较单一轮廓特征,是一种更为稳健的特征.     

子孔径相关算法研究

目的为了选用快速高效的自聚焦算法对机载SAR数据进行聚焦处理。方法针对子孔径相关算法（Map-Drift，简称：MD），利用中国科学院电子研究所机载L波段合成孔径雷达（SAR）的实际数据，进行了算法的可行性分析和试验研究。结果给出了精确度和地形适应性较好的点目标仿真和实际SAR图像。结论这种算法能有效地消除相位误差对成像的影响，精确度高，适于SAR图像处理。     

Chirp Scaling成像算法及其仿真

高分辨率是机载合成孔径雷达的一个重要发展方向。文章以高分辨率聚束模式合成孔径雷达的ChirpScaling成像算法(CSA)为主,讨论了CS算法的基本原理和实现过程,给出了计算过程中各个信号域的数学表达式,简要地介绍了CS算法的优缺点及其应用范围,最后给出了点目标仿真的系统参数和成像结果。     

SAR虚假图像干扰信号快速生成方法研究

欺骗干扰是对合成孔径雷达的一种有效干扰方式。如何准确、快速地生成虚假图像欺骗干扰信号是对合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）实施欺骗干扰的关键问题。从分析合成孔径雷达点目标回波信号的特性出发,发现只要将干扰机接收到的雷达信号进行延时和乘以方位向补偿相位处理,就可以产生任意位置的虚假干扰目标信号。并根据虚假目标与干扰机的坐标位置推算出所要的延时和补偿相位量的大小。充分利用在相同距离上的合成孔径雷达回波具有相同的时间延迟量,在相同方位向的回波具有相同的相位项这一重要结论,对算法进行了改进。提出一种产生虚假图像目标信号的快速算法,满足了产生虚假图像回波信号实时性的要求。最后,仿真结果证明了干扰算法的有效性。