全极化沿航向干涉SAR系统参数优化设计

为最大化全极化沿航向干涉合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统相对于单极化沿航向干涉SAR系统的运动目标检测优势,建立了一种以可测速区间长度之比为目标函数的优化模型,提出了相应的最优解求解方法。仿真实验结果表明,与模型最优解对应的参数设置充分利用了雷达系统的极化信息,最大化了全极化干涉系统在运动目标检测方面的优势。     

圆迹合成孔径雷达成像技术综述

圆迹合成孔径雷达(circular synthetic aperture radar, CSAR)由于具有亚波长量级的平面分辨率、三维成像潜力以及全方位观测能力等条带合成孔径雷达不可比拟的优势,在遥感测绘、灾害监测与评估、森林作物资源管理、战场目标侦察等领域具有广阔的应用前景。本文首先给出了CSAR的信号模型,并分析了其成像特点,然后较为全面地分别对国外和国内CSAR系统和试验的研究进展进行了综述,接着通过对CSAR成像算法、运动补偿、三维成像等成像技术现状的详细分析,总结归纳了CSAR成像技术当前仍然存在的问题,最后对CSAR成像技术进行了总结,并对CSAR未来发展进行了展望。     

圆迹合成孔径雷达成像技术综述

圆迹合成孔径雷达(circular synthetic aperture radar, CSAR)由于具有亚波长量级的平面分辨率、三维成像潜力以及全方位观测能力等条带合成孔径雷达不可比拟的优势,在遥感测绘、灾害监测与评估、森林作物资源管理、战场目标侦察等领域具有广阔的应用前景。本文首先给出了CSAR的信号模型,并分析了其成像特点,然后较为全面地分别对国外和国内CSAR系统和试验的研究进展进行了综述,接着通过对CSAR成像算法、运动补偿、三维成像等成像技术现状的详细分析,总结归纳了CSAR成像技术当前仍然存在的问题,最后对CSAR成像技术进行了总结,并对CSAR未来发展进行了展望。     

斜视情况下的分布式卫星

基于分布式卫星编队合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)实现对地干涉测量存在斜视的情况,分析了斜视角对分布式卫星干涉合成孔径雷达(interferometic SAR, InSAR)地面数据处理的影响,并在此基础上提出通过偏置成像多普勒中心和对成像结果进行线性相位补偿,能够有效减小甚至消除此影响,进而提高数字高程模型的精度。这种方法具有简单和高效的优点。最后,计算机仿真结果验证了本文分析的正确性和方法的有效性。     

频率源误差对地球同步轨道SAR成像性能影响分析

频率源相位误差作为合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统的一种时间去相干因素,对不同SAR系统的成像性能影响不同。对于低轨单基SAR系统,频率源相位误差通常可以忽略。而地球同步轨道(geosynchronous earth orbit, GEO)SAR系统具有更长的脉冲时延和合成孔径时间,此时频率源相位误差对成像性能的影响将不能被忽略。本文分析了频率源相位误差对GEO SAR系统成像性能的影响,并据此给出了GEO SAR系统对频率源相位特性的要求。     

分布式卫星SAR系统时变基线补偿方法

针对分布式卫星合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统中星间基线时变导致高程干涉相位补偿困难和SAR图像对相干性下降的问题,从分布式卫星SAR系统的观测几何构型出发,提出了一种时变基线补偿方法。该方法采用总体最小二乘法拟合航迹方程,并依据方程参数重构虚拟的平行航迹,通过补偿原航迹和新航迹上的观测波程差获得等效的固定基线回波数据。仿真实验表明,采用该方法进行时变基线补偿后,能有效提高SAR图像对的相干性和地面动目标检测(ground moving target indication, GMTI)性能。     

基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR地面动目标成像

针对大斜视条件下合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)地面运动目标成像存在的聚焦困难、几何形变严重、十字旁瓣大等问题, 提出一种基于频谱旋转ωk算法的大斜视SAR动目标成像算法。首先, 在推导具有精确斜距表达式的斜视动目标回波信号模型的基础上, 获得了初步成像结果并提取动目标的感兴趣区域(region of interest, ROI)数据。然后, 构造相位补偿函数并利用最小熵算法完成动目标参数估计, 再根据估计的参数对ROI数据进行相位补偿, 获得聚焦的动目标图像。进一步利用频谱旋转消除了几何形变, 利用稀疏增强方法减小了动目标旁瓣, 最终得到聚焦、无几何形变、低旁瓣的动目标图像。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

约束优化的空间变迹算法的旁瓣抑制应用

合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)回波信号具有很高的动态范围, 会导致强目标的旁瓣覆盖临近较弱目标的主瓣, 造成漏检。传统的加窗方法在消除旁瓣的同时会导致分辨率的下降和目标主瓣能量的降低, 空间变迹(spatially variant apodization, SVA)算法的提出有效解决了这个矛盾。然而, 现有的各种SVA改进算法在有效抑制旁瓣的同时却导致了主瓣能量的降低。因此, 本文提出了一种基于约束优化的改进的SVA算法。通过严格约束滤波器的单调性和有效点的选取, 有效解决了主瓣能量降低的问题, 可以在有效抑制旁瓣的同时保留图像的细节信息, 有利于对图像目标进一步的检测与识别。     

基于模糊聚类的PolInSAR数据非监督分类方法

提出了一种结合Freeman分解和模糊聚类的极化干涉合成孔径雷达(polarimetric interferometric synthetic aperture radar, PolInSAR)数据非监督分类方法。针对基于Freeman分解的极化SAR图像分类方法中提取的3种散射机理：表面散射、体散射、偶次散射占主导的区域之间存在模糊的缺点,利用PolInSAR处理中的最优干涉相干系数引入的参数--最优相干熵H Int和最优相干各项异性度A Int,将每种散射机理主导区域划分为单个散射机制或多个散射机制共同作用的区域。并将模糊理论引入到H Int/A Int平面的区域边界划分,得到初始分割图像。对初始分割图像进行合并,模糊聚类等操作,得到最终分类结果。采用ESAR Oberpfaffenhofen地区PolInSAR数据实验的结果验证了本文方法的有效性。     

基于InSAR构型的地面运动目标检测与测速方法

提出了一种基于干涉合成孔径雷达构型的地面运动目标检测及测速定位新方法。该方法在高程相位和动目标相位耦合的情况下,充分利用相应像素对及其相邻像素对的相干信息进行高度补偿从而进行动目标参数估计。针对干涉合成孔径雷达（interferometric synthetic aperture radar, InSAR）系统中由于长垂直基线导致杂波自由度随地形起伏大大增加等杂波抑制问题,在处理过程中引入了联合像素法,进一步提高了动目标检测和测速精度。通过仿真验证了该方法的有效性。     

An Information Theory Approach to the Data Compression and Imaging System for Synthetic Aperture Radar （SAR）

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基于MRF的高分辨率SAR图像道路网自动提取

各种干扰的存在使得高分辨率合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像道路网的提取变得异常困难。马尔可夫随机场(Markov random field, MRF)模型能够充分利用道路图像的上下文特征以及先验知识,在道路网提取中得到广泛应用,但存在求解过程偏慢及参数设置偏多问题。首先根据道路空间几何特征关系对提取出的线基元进行预连接,以此减少虚假连接给MRF迭代求解带来的运算量;然后建立MRF道路网改进模型对道路网进行快速标记。使用1m机载高分辨率SAR图像进行实验,结果验证了该方法的有效性。     

大气折射对高分辨率机载SAR性能的影响分析

对于高分辨率机载合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）系统,在电波传播的对流层中由于大气介质的折射率随高度变化,所产生的相位误差将影响其成像性能。分析了对流层大气折射率的变化,采用Hopfield折射率模型,给出雷达与地面目标之间视在距离的计算方法,对大气折射率变化影响高分辨率机载SAR性能的机理进行分析,利用数值计算的方法,给出X波段和Ku波段SAR在不同分辨率下的最大作用距离,并仿真了大气折射影响SAR图像聚焦的实际效果。     

分布式相参雷达基线选择与标定误差分析

分布式孔径相参合成雷达一个显著的特点是能够对目标进行收发全相参合成探测,实现能量的最大化利用。要实现对目标的相参探测,单元雷达布站需遵循一定的基线选择准则,分别从回波相关、信号相参、目标分辨和阵面遮挡4个方面给出了雷达基线的选择准则;在此基础上,通过理伦分析和仿真验证得出基线标定误差不会对联合阵列波束指向产生影响,即基线标定误差不会引入角度指向误差;最后分析了阵面指向误差对联合阵列天线方向图和联合天线增益的影响,由于引入了相位差,使得联合阵列天线方向图副瓣电平随着阵面指向误差的增大而逐渐抬升,同时,造成联合天线增益出现损失。     

基于复值HRRP CICA特征的多方位SAR目标识别

提出了一种基于雷达目标复距离像复值独立分量分析（complex independent component analysis, CICA）的合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）目标多方位散射特征提取和识别方法。根据雷达目标散射机理,将目标高分辨率复距离像建模为多个散射中心的复相干叠加。在分析复距离像的基础上,采用CICA方法实现了距离像中每个散射中心响应的分离。针对每个散射中心响应,利用高阶矩方法提取特征矢量。分类器基于隐马尔可夫模型（hidden Markov model, HMM）设计。采用美国运动和静止目标获取与识别（moving and stationary target acquistion and recognition, MSTAR）计划公开发布的目标实测数据进行算法实验,实验结果说明了提出方法具有较好的识别率。     

基于时变材料的合成孔径雷达图像二维调制方法

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)能够通过高分辨图像中的尺寸、姿态、外形轮廓等关键信息对目标进行探测与识别,对关键军事目标造成了严重的威胁.如何有效控制目标的雷达特征,使其不易被SAR发现与分辨,已经成为干扰领域的关键问题.相较于有源干扰,无源干扰具有成本低、响应速度快、操作简单等...     

基于OFDM-LFM的弹载广域SAR成像距离模糊抑制

高弹道弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)在对中大型舰船目标进行广域成像时,其高弹道高度和高机动速度特性使图像易产生多重距离模糊,图像质量严重恶化。针对这一问题,提出了一种基于正交频分复用线性调频(orthogonal frequency division multiplexing-linear frequency modulation, OFDM-LFM)信号的正交波形设计方案,该方案采用Bernulli映射的混沌调制序列,对OFDM-LFM信号基进行频率调制,降低了信号的互相关峰值电平和自相关峰值旁瓣电平,进一步提高了发射脉冲间的正交性,且该调制方式可产生多个相互正交的波形,以解决多重距离模糊问题。目标成像仿真结果证明,混沌序列调制的OFDM-LFM信号可有效抑制弹载广域SAR成像的距离模糊。     

基于联合像素模型的InSAR干涉相位稳健性估计

针对InSAR处理中存在图像配准误差时,由特征值估计噪声子空间维数失效的问题,提出了一种基于干涉相位和特征向量构造的投影矢量来确定噪声子空间维数,进而估计InSAR干涉相位的方法.该方法在图像存在配准误差时,不仅能够准确地估计出噪声子空间的维数,同时增强了联合像素方法估计干涉相位的实用性和稳健性.通过仿真数据和实测数据的处理结果验证了方法的有效性.     

优化DPC-MAB SAR性能的自适应阵列配置技术

偏置相位中心方位多波束（displaced phase centers multiple azimuth beam, DPC-MAB）模式有效地提高了星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统的高分辨大测绘带(high resolution wide swath, HRWS)观测能力,但是脉冲重复频率（pulse repetition frequency, PRF）偏离均匀采样要求的最优值时,信号重构的性能会有恶化。依赖于有源相控阵天线灵活的波束形成能力,通过自适应地调整相位中心间距可以实现任意脉冲重复频率下的均匀采样,从而使得系统在信号重构、方位模糊抑制比以及信噪比等方面的性能得以优化。依赖于这样的阵列配置,还能够在无附加独立发射孔径的条件下实现多发多收（multiple-input multiple-output, MIMO）系统,进一步扩展系统功能。     

基于联合时频特征和HMM的多方位SAR目标识别

研究了联合时频特征和隐马尔科夫模型(hidden Markov model, HMM)的多方位合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)目标识别方法。利用HMM模型可以有效地对多方位SAR目标特征分析及识别。在HMM多方位SAR目标识别中的关键之一是SAR目标回波高分辨率距离像(high resolution range profile, HRRP)的特征提取。提出了一种时变频因子加权Fisher鉴别的特征提取方法。利用MSTAR实测SAR目标数据集进行了特征提取和识别实验,实验结果验证了方法的有效性。