森林覆盖下人造目标PolInSAR图象的参数反演模型

极化干涉合成孔径雷达（PolInSAR）不仅可以用于地表参数反演，而且可以用于对森林覆盖下人造H标的参数估计。寻找适当的反演模型，对于有效实现人造目标探测具有重要意义。以L波段PolInSAR图象的应用为背景，针对带有隐藏人造目标的森林区域，推导了一个多层随机体散射模型。该模型在反映森林区域特性的同时，建立了雷达观测数据与目标物理参数之间的联系。文中利用简化的三层PolInSAR模型对带有人造目标的森林区域进行了仿真，然后利用仿真的PolInSAR数据对文中提出的模型进行了验证。参数反演结果表明所提出模型是能够用于正确地提取森林及人造目标的真实参数。     

环境减灾-1A卫星超光谱数据反演叶绿素a浓度的模型研究

通过星地同步遥感实验,实测巢湖水体水质参数,运用相关分析探求环境减灾-1A卫星超光谱成像仪数据与实测叶绿素a浓度的关系,选择不同的函数曲线对一阶微分方法、波段比值方法和三波段方法进行拟合,建立相应的估测模型,实现对巢湖水体叶绿素a浓度的反演.并最终选取精度最优的模型模拟巢湖的叶绿素a含量.结果表明:三波段组合的线性模型反演精度最高,67%的检验数据误差小于30%,说明基于环境减灾-1A卫星数据的三波段模型能定量提取巢湖地区夏季水体叶绿素a浓度信息.     

一种基于余数周期的 PRI精确估计算法

针对传统脉冲重复间隔（PRI）分选算法在估计PRI方面存在的不足，提出了一种对PRI周期信号的周期进行精确估计的算法。该算法首先从待分选脉冲序列中提取出属于一部雷达的脉冲样本，然后利用同余方程的余数周期性质对该雷达脉冲序列的PRI进行精确的估计。相对于传统的PRI估计算法，该算法有效地消除了TOA量化误差对PRI估计造成的影响，可以精确地估计出雷达脉冲序列的准确 PRI数值，从而能够更好地满足信号分选算法的处理需求。理论推导及仿真实验均表明了该算法的有效性。     

基于去相干敏感因子的多基线PolInSAR植被高度反演方法

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)技术通过建立相关质量评价指标筛选最优干涉几何，从而实现多基线植被高度反演。但目前使用的相干性特性、测高精度等质量指标并未关联与干涉几何直接相关的垂直波数，容易降低干涉几何选取的稳健性。本文提出一种基于去相干敏感因子的多基线PolInSAR植被高度反演方法，利用敏感因子描述干涉几何与植被高度的匹配程度，从多个单基线固定消光方法中确定最佳植被高度反演结果。使用欧洲航天局AfriSAR 2016项目的P波段合成孔径雷达(SAR)数据进行实验验证。实验结果表明:以激光雷达(Light Detection and Ranging， LiDAR)获取的植被高度作为参考，本文多基线反演算法的均方根误差为6.19 m，比其他两种传统方法精度分别提高了约14.14%和13.55%。     

基于暗目标法的Landsat-8 OLI数据气溶胶光学厚度反演

准确地估算地表反射率是利用遥感数据反演气溶胶光学厚度的关键。针对暗目标法难以构建有效的地表反射率估算模型,依据中分辨率成像光谱仪气溶胶C005产品反演算法的地表反射率估算模型,通过分析地物波谱库中典型植被的波谱信息,结合遥感器的光谱响应函数和谱段设置,尝试构建陆地卫星8号陆地成像仪的地表反射率估算模型。模型验证利用阈值法确定暗目标,通过6S大气辐射传输模型构建查找表从陆地卫星8号陆地成像仪数据反演北京地区气溶胶光学厚度,将反演结果与AERONET站点观测值进行对比验证和误差分析。结果表明:使用该地表反射率估算模型得到的长时间序列反演值与AERONET站点的地面观测值一致性较好,70%左右的数据位于预期误差线内,反演结果满足精度需求。利用该地表反射率估算模型能够有效的反演出气溶胶光学厚度,促进陆地卫星8号在地表参数反演中的定量化应用。     

基于CCSDS—CDAS模型的空间机械臂数据管理软件设计

根据某空间机械臂的总线拓扑结构以及指令与数据特性，对空间数据系统咨询委员会（CCSDS）提出的指令与数据获取业务（CDAS）模型进行了研究，结合设备虚拟化业务，采用面向对象的方法进行设备抽象，阐述了设备数据池业务设计时的遥测数据更新、上层业务数据获取、数据有效性的判别等关键问题。提出了基于指令与数据获取业务模型的机械臂数据管理软件构架，并已在某机械臂中央控制器上成功应用。     

基于卫星测高数据的海底地形反演及分析

由于受限于观测条件,海底地形模型在分辨率与精度两方面较陆地和大地水准面模型有很大的差距。传统的海底地形测量是利用声呐船测技术获取水深数据,但该测量方法测量效率低、测量点分布稀疏不均匀。文章详细研究并推导了基于卫星测高数据进行海底地形反演的方法,采用卫星测高重力异常数据和少量船测水深数据,对北太平洋部分区域进行了海底地形反演,得到1′×1′分辨率的海底地形模型,并对反演关系中的非线性项进行了分析。仿真结果验证了此方法的可行性,指出海底地形与重力异常数据在一定波段内以线性关系为主,叠加非线性二次项和三次项可较好地提升反演精度,高于三次项的部分对反演的结果没有明显的作用,可以忽略。     

环境减灾-1B卫星遥感数据在干旱监测中的应用

以2010-2011年发生在山东省的秋、冬、春三季连旱为例,介绍了环境减灾-1B（HJ-1B）卫星遥感数据在干旱监测中的应用。获取了山东省干旱发展顶峰时段的HJ-1B卫星采集的多光谱和热红外遥感影像,利用ENVI 4.7遥感数据处理平台对山东全省的归一化植被指数和地面温度进行了反演,在此基础上计算了山东全省的植被供水指数,并据此将山东省的干旱情况划分为5级,对该干旱监测结果进行了分析。为了验证结论的可靠性,将干旱监测结果与全国降水距平百分率进行了对比,对比结果表明两者一致性较好。文章提供了HJ-1B卫星遥感数据在干旱监测方面的一个实例,其监测结果为相关减灾部门的救灾工作提供了重要的参考,同时也为HJ-1B卫星遥感数据在干旱监测方面的业务化运营提供了一个通用的方法。     

基于北斗GEO卫星反射信号的海冰反演技术研究

海冰检测已成为GNSS(全球导航卫星系统)反射信号技术的重要应用方向。为改善极化比海冰反演模型在海冰检测中的准确性,对极化比海冰反演模型的适用仰角范围进行了研究。根据菲涅尔原理,针对渤海海域的菲涅尔反射系数进行了模拟仿真,对极化比海冰反演模型的适用范围进行了理论分析,并开展海冰实验。通过对实验数据的分析,成功反演了渤海海冰的变化趋势,验证了利用北斗反射信号反演海冰的可行性,同时,验证了两种模型的仰角适用范围。实验结果表明:用极化比海冰反演模型弥补偏振比海冰反演模型在高仰角情况下的不稳定性可行。     

基于SAR子孔径图像的浅海水下地形探测

沿海地区水下地形的精确测量是人类开展海洋活动的关键，合成孔径雷达（SAR）为浅海地形的探测提供了一种新的手段，其中TerraSAR-X 的聚束模式以较长的积分时间得到高分辨率的 SAR 数据，从而能较为精确地反演浅海的海底地形。传统 SAR 图像水下地形探测基于波周期不变的假设，这不仅需要已知初始水深求解波周期，还给探测结果带来一定误差。本文提出一种基于子孔径图像的水下地形探测方法，将一景SAR图像分解成多景时间间隔固定的子孔径图像，利用子孔径图像间的时间间隔，求解不断变化的波周期，从而获得更加精确的水下地形。使用在海南蜈支洲岛的 TerraSAR-X 数据验证了此方法的可行性，将此方法反演得到的结果与GEBCO数据进行比较，发现两者吻合较好（MAE为2.8 m，MRE为23.91%），证明了此方法在浅海反演水深的巨大潜力。     

高光谱图像融合最佳波段选择方法

针对高光谱图像高数据维给图像处理带来的困难和影响,本文构造了高光谱图像融合的最佳波段选择新模型-联合偏度-峰度指数(Joint Skewness-Kurtosis figure,JSKF)模型,利用JSKF指数进行自适应子空间的分解和波段选择,降低高光谱数据维数;并将选择出的最佳波段组合进行了融合,实验结果表明,该方法所选择的波段信息差异较大、互补特征明显,融合后图像包含的信息量丰富,效果优于传统的自适应波段选择方法和主成分分析累计贡献率方法.     

基于PDW的雷达信号环境建模与仿真研究

在雷达电磁环境仿真系统中,需要模拟生成描述雷达信号环境的脉冲描述字(PDW)数据,以引导系统生成干扰信号环境数据。采用PDW对雷达信号环境进行描述,结合雷达信号环境的PDW数学模型,给出了基于PDW的模型框架,并设计了雷达电磁环境仿真流程。最后归纳了生成PDW数据的处理方法,给出了载频、重频和脉宽的模拟生成示例。     

基于GPU的高光谱遥感图像PPI并行优化

传统高光谱遥感信息处理算法的执行效率较低,无法满足海量遥感数据的实时处理需求。文章对基于图形处理器（graphic processing unit,GPU）的高光谱遥感信息处理并行优化方法进行了研究,针对高光谱遥感图像混合像元分解中广泛使用的纯净像元指数算法,提出了一种基于矩阵乘法的GPU并行优化算法,并给出了实验比较和性能测试数据。实验表明,该优化方法在保证结果准确性的同时,运行效率显著提升,算法加速比最高达到634倍,验证了基于GPU的高光谱数据处理并行优化算法的有效性,能够较好地满足高光谱遥感信息实时处理的应用需求。     

色散推扫型高光谱数据系统残余误差校正

高光谱遥感成像链路中各个环节产生的系统误差会降低数据质量（quality）,从而削弱高光谱数据的应用潜力。为了消除高光谱辐亮度数据中的系统残余误差,以色散推扫型高光谱遥感系统为例,提出了基于成像链路的系统残余误差校正流程。首先,从成像链路出发,在不同环节分析系统残余误差的产生原因及机理;然后,通过分析检测及校正算法对数据质量的影响,以及误差项之间的内在联系,设计了一种系统残余误差校正流程;最后,以PHI高光谱数据作为数据源对提出的校正流程进行实验验证。结果表明：校正后的图像可视性增强;信噪比显著提高,最大提升值为91.9%;反射率数据中的过校正现象得到有效消除。利用该校正流程能够较好的消除数据中的系统误差,提高图像数据质量以及后续应用处理能力。     

基于自适应谱峰搜索的脉冲重复间隔最大似然估计

高精度的脉冲重复间隔（PRI）估计对于提高现代电子情报（ELINT）系统的辐射源识别能力具有重要意义。将观测的脉冲到达时间（TOA）序列建模成点过程信号,其周期图谱谱峰就对应于PRI的最大似然估计（MLE）。本文提出了一个“两步数值搜索”策略,可以确保搜索到谱峰而达到MLE。仿真表明,在低信噪比以及高脉冲丢失率条件下,本文算法性能远超已有算法。     

基于GPU的高光谱遥感主成分分析并行优化

主成分分析（principal component analysis, PCA）是高光谱遥感图像特征提取的重要方法。为了在保证精度的同时,提高高光谱遥感PCA算法的计算效率,文章提出一种基于图形处理器（graphic processing unit,GPU）＋中央处理器（central processing unit,CPU）异构系统的PCA并行优化方法。该方法利用GPU的并行计算能力实现PCA中复杂的协方差矩阵计算与维数缩减过程,优化了像元去均值的计算流程;解决了GPU内核计算像元累加和非合并访问问题;利用共享内存机制,提高了访存效率。此外,该方法采用改进的Jacobi快速迭代法在CPU中进行特征分解,保证了算法的精度。实验结果表明,该方法在保证精度的同时能够有效提高计算效率,在Quadro600平台上的加速比达到141倍,满足了高光谱遥感图像实时应用的需求。     

基于小样本集推理的雷达信号多维分选技术

目前,直方图法、PRI变换法以及平面变换法等一维、二维分选方法无法有效利用雷达信号脉冲描述字进行分选,而现有多参数聚类的多维分选方法,又存在最佳分类个数和误差范围的选择问题。针对这些问题,提出了基于小样本集推理的雷达信号多维分选技术。计算机仿真结果表明,该方法在提高分选正确率的同时可以有效降低计算复杂度。利用卫星接收到的雷达信号数据进一步验证了采用该技术的分类器具有良好的推广性。     

Small satellite's role in future hyperspectral Earth observation missions

Along with various advanced satellite onboard sensors, an important place in the near future will belong to hyperspectral instruments, considered as suitable for different scientific, commercial and military missions. As was demonstrated over the last decade, hyperspectral Earth observations can be provided by small satellites at considerably lower costs and shorter timescales, even though with some limitations on resolution, spectral response, and data rate. In this work the requirements on small satellites with imaging hyperspectral sensors are studied. Physical and technological limitations of hyperspectral imagers are considered. A mathematical model of a small satellite with a hyperspectral imaging spectrometer system is developed. The ability of the small satellites of different subclasses (micro- and mini-) to obtain hyperspectral images with a given resolution and quality is examined. As a result of the feasibility analysis, the constraints on the main technical parameters of hyperspectral instruments suitable for application onboard the small satellites are outlined. Comparison of the data for designed and planned instruments with simulation results validates the presented approach to the estimation of the small satellite size limitations. Presented analysis was carried out for sensors with conventional filled aperture optics.     

重力测量卫星KBR系统相位中心在轨标定算法

针对低低跟踪(SST-LL)重力测量卫星K频段测距(KBR)系统相位中心在轨标定问题,提出了一种应用预测卡尔曼滤波算法的KBR系统在轨标定算法。首先,以磁力矩器和姿态控制喷气发动机为执行部件,对一颗卫星施加一定的组合力矩,使其绕另一颗卫星进行周期性姿态机动;然后,将星敏感器数据代入预测卡尔曼滤波算法中估计出卫星姿态;最后,根据KBR系统观测值与卫星姿态角之间的关系,利用扩展卡尔曼滤波算法估计出KBR系统相位中心的位置。数值仿真结果表明:KBR系统相位中心可以被实时估计,当存在较大的卫星姿态动力学模型误差时,KBR系统相位中心的标定误差仍在0.3mrad以内,证明此算法估计精度较高且鲁棒性强。     

一种遥感图像建筑物检测新方法

遥感图像中的建筑物检测对于土地规划和地图绘制等具有重要意义。文章针对高分辨率全色遥感图像植被覆盖中隐蔽建筑物检测问题,提出了一种结合屋顶结构信息和纹理信息的快速房屋检测方法。首先利用屋顶边缘的几何关系寻找具有矩形屋顶的建筑物;然后使用形态学方法提取屋顶较亮的建筑物;最后利用局部二值模式（Local Binary Pattern,LBP）描述屋顶的纹理特征,并利用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）排除误检区域。通过在全色遥感图像集上的试验证明,所提方法对高分辨率遥感图像植被覆盖区域中的建筑物目标具有较高检测率和较低误检率。