极化相关微波辐射计通道串扰影响分析及其校正

对于采用相关检测体制的全极化微波辐射计,通道互耦和相位不平衡使得接收机各个通道间发生串扰,从而导致该类型辐射计的定标有别于传统的两点定标。文章首先结合实际因素分析了通道互耦和相位不平衡的来源,建立了全极化辐射计接收机模型,然后以该模型为基础,从复信号的传输角度出发分析了通道互耦和相位不平衡对Stokes矢量测量的影响,结合风场反演对定标精度要求,给出了通道隔离和相位不平衡控制范围,最后对可用于校正通道串扰影响的全极化定标标准进行了仿真验证。     

大带宽高分辨力多通道SAR频谱重构

针对大带宽高分辨力SAR的幅相误差特性,提出了基于通道幅相误差补偿的偏移相位中心多通道SAR频谱重构算法。该算法利用雷达内定标数据估计通道内和通道间的系统幅相误差并补偿回波数据,然后通过频谱重构滤波器抑制模糊多普勒频率信号,获得无模糊的多普勒信号。仿真和实测数据的成像结果表明,该算法能够有效抑制高分辨力多通道SAR的模糊多普勒分量,获得满意的成像效果。     

基于目标分解和SVM的极化SAR图像分类方法

极化SAR图像分类是新体制雷达应用研究中的一类基础前沿问题。文章提出了一种基于目标分解及支持矢量机(Support Vector Machine,SVM)的极化SAR图像分类方法。首先根据Cloude分解和Freeman分解两种方法提取极化SAR图像的多类散射特征,从而构造出图像各像素的特征向量。接着利用样本区域像素的特征向量对SVM进行训练,获得经训练的SVM。最后,以各待分类像素的特征向量为输入,利用经训练的SVM即可完成极化SAR图像的分类。对两幅AIRSAR实测极化SAR图像数据分类的结果表明,文章方法能够有效地利用多类散射特征的互补信息,具有较高的分类精度。     

正方形三面角反射器近场电磁散射理论模型

为了建立整机近场电磁雷达散射截面（RCS）的理论模型，以三角形三面角反射器回波响应图为参考，拟合正方形三面角反射器的电磁散射RCS数学模型。同时以正方形三面角反射器方向图曲线的数值对理论模型进行验证。其精度为：算术平均误差d=1.3dB,标准偏差S＝1．5dB，从而说明本模型可以参与整机理论模型的建模。     

用于提高SAR对比度度和分辨率的极化技术

在近十年中，合成孔径雷达系统（SAR）已成为遥感技术中的一个重要工具。它的重要性在于解决其它系统设计用于同样目的一些问题的不同方面，比如光学系统。SAR系统的主要特征之一是：它是“全天侯”系统，即，该系统几乎不受气侯条件（云、雨等）的影响。SAR系统能在白天和黑夜中进行成像。这些性能使SAR系统能在全天侯获取信息和图像，而且几乎所有资料或图像都可采用。然而，采用光学系统时，仅有10%的图像不受气候条件的影响。SAR系统在获取回波信号的幅度和相位信息时，是一个相参系统。然而，SAR系统的这种相参性也同时引起了SAR系统的一个主要问题：相干斑点噪声。这种噪声在信号的幅度和相位上都会出现，但具有不同的特征。有很多技术都试图消除数据中的斑点噪声，但这些技术主要应用在幅度信息中。也有一些技术试图从相位中消除斑点噪声。从幅度或相位中消除斑点噪声的技术略有不同：对于幅度而言，数据中斑点噪声的主要特征遵循乘性模型^[1]，那么这类技术必须与之适应。从幅度中消除相干斑点的技术可分为多视和空间滤波技术^[1]。在这一种情况下，把获得的相同空间的不相关数据进行平均处理。在第二种情况下，在同样的图像上求平均数。这些技术虽然能消除相干斑点，但它们也存在损失分辨率的问题。应用在相位上的去相干斑点技术与应用在幅度上的去相干斑点技术相比，结果要差一些。某些技术在极化通道之间进行综合，得出一幅图像，但这样做必须会推动极化信息^[2]。在其它情况中可用极化分集的思想来恢复强度信息^[3]。还有些技术则于对极化通道的实部和虚部进行处理来进行相干斑点抑制^[4]。本文介绍了一种从相位和幅度中消除相干斑点的新方法。这种方法的优点在于用几乎同样的方式来处理相位和幅度中的斑点噪声。     

CCD连续转移技术研究

文章介绍了CCD的两种垂直转移模式:突发转移模式和连续转移模式。通过对两种模式工作原理的对比,分析了连续转移模式对系统动态调制传递函数(MTF)的提高并举例说明。然而连续转移模式时垂直转移时序的上升/下降沿处于CCD水平转移工作时间内,造成上升/下降沿对应像元出现串扰问题。文章提出了硬件和软件两种解决方案,硬件方式采用RC电路或数模电路使得驱动信号波形化,降低串扰能量;软件方式采用数字校正的方法,通过实时提取定标得到的校正系数进行图像校正解决串扰问题。文章最后讨论了两种方式的优缺点以及应用中的限制条件,并认为,采用软硬件结合的方式可以有效解决连续转移模式产生的串扰问题。     

机载合成孔径雷达散射波干扰研究

根据机载合成孔径雷达理论模型和散射波干扰原理,提出了一种散射波干扰的实现方法——干扰机转发雷达信号散射波干扰,即干扰机接收到雷达信号进行处理后向成像区域照射,经地物散射的SAR信号,由SAR接收系统接收,形成散射波干扰.通过分析机载合成孔径雷达的理论模型,指出了影响成像效果最重要的因素是方位二次相位误差.散射波干扰能够在距离向和方位向实现二维相干干扰,使机载SAR图像散焦,形成散焦图像压制干扰.最后通过计算机仿真验证了干扰机转发雷达信号形成地物散射波干扰的干扰效果.     

滑动聚束SAR空变天线方向图校正方法

滑动聚束SAR是一种新型高分辨率星载SAR工作模式,通过天线波束扫描导致增加方位向相干积累时间,从而可以大幅提升SAR分辨率.滑动聚束SAR波束扫描将引起天线方向图加权二维空变,进而导致采用传统SAR天线方向图测量和校正方法会引入误差,影响SAR辐射定标精度及目标后向散射系数测量精度.针对此问题,提出了一种滑动聚束SAR天线方向图特性分析及校正方法.首先基于滑动聚束SAR仿真数据对滑动聚束模式下SAR天线方向图二维空变特性进行了分析;然后建立距离向和方位向二维多项式模型来拟合天线方向图二维空变误差;最后,基于天线方向图空变误差模型对观测场景SAR图像进行天线方向图校正,仿真实验结果表明,该方法可以有效降低天线方向图二维空变误差的影响,大大提高滑动聚束SAR辐射定标精度和目标后向散射系数测量精度.     

基于极化SAR图像的建筑区提取方法研究

建筑区提取对于城市规划和灾害评估具有重要的作用。文章提出融合极化方位角补偿的散射模型提取建筑区。首先对极化SAR图像进行极化补偿处理,使得建筑物的散射成分增强,然后融合极化分解得到的散射分量和纹理特征参数作为建筑区提取依据,最后使用面向对象的提取方法进行建筑区提取。采用美国San Francisco地区L波段星载AIRSAR数据和德国Oberpfaffenhofen地区L波段机载ESAR数据分别进行实验验证。结果表明,文中方法较好地识别并提取了建筑区,提高了建筑区的提取精度,可用于受灾建筑区提取以及城市建筑区信息获取。     

基于起伏地形的干涉SAR回波数据仿真

地形起伏造成SAR图像几何畸变,从而对回波数据产生重要影响,基于此提出一种基于起伏地形的干涉SAR回波数据仿真方法。建立了地距几何仿真方案,通过插值对地面目标点进行重采样,有效地实现了SAR图像中几何畸变的仿真。提供了一种新的相关性复后向散射系数模型,考虑了散射系数幅度的随机起伏特性和两通道随机相位的相关性,进而建立时域回波信号模型,通过对方位回波信号插值,一定程度上减小了距离门取整带来的误差,最后给出干涉SAR回波数据的仿真流程。计算机仿真结果表明该算法不仅能有效体现干涉SAR图像中的几何畸变,而且验证了相关性后向散射模型和回波信号模型的正确性。     

基于Pauli基分解的极化校准算法

极化校准是现代雷达精确获取目标极化散射特性的前提和基础。为解决某全极化雷达的校准问题,提出一种基于Pauli基分解的极化校准算法,给出了算法的正交条件和相关推导,可选择任意满足正交条件的三个目标做为定标体。对校准算法的误差来源和误差对校准结果的影响分别进行了理论分析和仿真分析。给出了不同条件下该校准算法和其它校准算法的仿真结果,以及某全极化雷达校准试验数据分析结果。结果表明：基于Pauli基分解的极化校准算法能有效消除天线的变极化效应,可更准确地校准目标的极化散射矩阵,并可应用于大型地基极化雷达、极化合成孔径雷达以及极化相控阵雷达等的极化校准。     

受Faraday旋转影响的极化SAR数据的校准

合成孔径雷达的极化校准的根本目的是校正各个极化通道的极化不纯度和通道间的不平衡量,而对于星载系统,还要考虑受到Faraday旋转引入的极化矢量偏移的影响。文章首先利用电磁数值计算的方法获得点目标的极化散射矩阵,利用Kroneker积的性质得到极化校准模型,从而得到极化校准矩阵。由于不需要得到各个通道具体的失真特性,以及Faraday旋转的具体大小,因此该方法更容易实现。最后利用计算机仿真,验证了该方法的有效性。     

多极化星载SAR模糊比分析与计算

模糊比的计算是星载SAR系统设计需要考虑的重要方面,多极化系统的模糊比分析与单极化不同,尤其是距离向模糊比与单极化系统有很大的差异。文章主要针对这一问题,给出了多极化模糊比的模型,推导出计算公式,最后给出系统设计的仿真结果以及相应的结论。     

星载降水测量雷达有源定标技术研究*

针对降水测量雷达的定标需求,提出基于四个有源雷达定标器的多站有源定标方法,给出定标器布设方式,并设计有源定标时序。分析定标过程中的误差源及其对定标精度的影响,仿真验证表明,四站有源定标的波束匹配偏差定标精度优于0.01°,系统定标精度优于1dB。方法在满足高精度定标的同时,能够实现在降水观测模式下对雷达性能的评估,降低天地定标试验的复杂度。     

基于频域的低频UWB SAR辐射校正

低频UWBSAR系统具有的超宽带特性,大处理角特性和低频特性使得常规SAR辐射校准技术不再适用。针对系统特性,本文给出了低频UWBSAR的辐射校准方法,并在计算机仿真中验证了该方法的有效性。     

SAR校准常用参考目标分析和比较

从合成孔径雷达(SAR)校准的基本原理出发,对SAR校准参考目标的一般特性要求进行了归纳总结。着重分析常用的无源角反射器和有源雷达校准器(ARC)的构造和电磁特性,并对它们的优缺点进行了比较。指出ARC是从性能来讲最理想的SAR校准参考目标。     

提高星载合成孔径雷达图像几何校正精度的算法

依据合成孔径雷达 (SAR)距离方程和多普勒方程 ,用 SAR成像参数可实现 SAR图像的几何校正。星载 SAR平台存在定位误差 ,特别是在轨迹向和垂直轨迹向 ,将影响几何校正的精度 ,主要是降低图像的几何逼真度及增大目标定位误差。文中提出了采用有限数量的地面控制点抑制卫星在轨迹向和垂直轨迹向的定位偏差 ,从而有效地提高了 SAR图像的几何校正精度     

极化SAR中的有源干扰抑制分析

极化SAR已成为SAR技术的研究热点,本文针对极化SAR中有源干扰(包括有源压制干扰和有源欺骗干扰)的抑制问题进行了研究.通过分析多通道极化SAR(M-PolSAR)系统中的信号模型及干扰模型,提出了一种结合极化与多通道技术的有源干扰抑制方法.通过快时间域的STAP技术和慢时间多普勒域对消,对包括压制和欺骗的有源干扰进行有效的抑制,给出了抗有源干扰的PolSAR成像的工程实现流程.仿真实验验证了该方法的有效性.     

卫星波束标校信号码型对比分析

针对GEO轨道通信卫星同步定点后会出现周期性漂移，导致波束指向不确定的问题，本文对波束标校系统中的信号捕获进行了研究。由于标校信号捕获依赖于标校信号之间的正交性及其自相关特性，因此文中提出了标校系统中信号码型选择需要考虑的关键问题。特别是在天线存在指向误差时，Ka频段标校站接收信号功率最大差异可达近30 dB，这给标校信号码型设计和标校信号的捕获带来了困难，因此文中从码型的抗干扰性能、实现复杂度、能量估计精度和捕获特性等几个方面，分析和对比了m序列信号、Walsh信号、单频信号和Chirp信号（扫频信号）这4种码型各自的优点和缺点，并用MATLAB进行了仿真。结果表明：在抗干扰性能上，伪随机序列信号和Walsh信号最好，Chirp信号次之，单频信号最差；在复杂度方面，Chirp最复杂，伪随机序列和Walsh序列次之，单频方式最简单；在估计精度方面，三者的估计精度相当；在捕获性能方面，Walsh信号的捕获性能明显优于m序列，而且当两个标校站的接收信号功率之间存在较大差异时，Walsh信号的捕获性能明显优于m序列。因此标校系统可优先选择Walsh码作为标校信号。