基于图像域分块的条带SAR 自聚焦算法

文章针对条带合成孔径雷达,提出一种基于图像域分块的自聚焦算法。该算法在图像域进行方位向分子 块,采用图像偏移(MD)算法减小相位误差梯度的拼接误差,实现条带SAR图像的自聚焦处理。给出了算法流程, 讨论了算法的主要步骤及原理,并利用实测数据对算法进行了验证。实测数据处理结果表明该算法能有效改善条 带SAR图像质量。     

机载SAR反投影图像自聚焦处理方法

反投影算法(BPA)是一种经典的时间域合成孔径雷达(SAR)成像处理方法。BPA对回波数据插值累加得到图像,运动误差导致的目标散焦沿不同的倾斜角度存在,无法直接应用现有的自聚焦算法。为此,提出了一种新颖的BPA图像运动补偿方案。基于反投影数据运动相位误差和距离徙动分析,研究了修正投影栅格成像,从而去除重建图像中目标散焦方向的空变特性。在中低分辨率配置下,重建SAR图像能够直接应用相位梯度自聚焦(PGA)等进行运动补偿。点目标仿真实验和实测数据结果验证了该算法的有效性。     

一种超高分辨率机载聚束SAR两维自聚焦算法

受运动参数测量误差和大气扰动等因素影响,合成孔径雷达(SAR)图像通常会发生散焦,利用自聚焦对散焦的SAR图像进行后处理是一种有效的重聚焦手段。传统的自聚焦算法都只是针对方位一维相位误差的估计和补偿。随着成像分辨率的提高,自聚焦时残留距离徙动的校正成为SAR成像面临的一个新挑战。本文推导得到了极坐标格式算法处理后残留距离徙动和方位相位误差的解析表达式,分析了两者之间的内在关系,并利用该关系,提出了一种能够同时进行残留距离徙动和方位相位误差补偿的两维自聚焦算法。实测数据处理结果表明,在残留距离徙动效应不可忽略的条件下,该方法能够极大地改善原有自聚焦算法的聚焦性能。     

一种基于盲同态解卷积的SAR成像自聚焦算法

针对大气扰动及飞行平台不稳引起机载合成孔径雷达(SAR)图像散焦的问题,提出了一种新的自聚焦算法来估算运动误差。该算法是基于运动误差函数及场景散射函数平滑特性的差异来进行估计的,利用复对数变换将图像的幅度与相位信息分离,进而分别对相位及幅度信息进行处理。运动误差通常为慢变函数,而场景的散射信息具有某种随机特性。因此,经过复对数变换后,运动误差及散射信息可以通过滤波器进行分离,将相位中的随机噪声去除,从而保留了慢变的运动误差函数。为了去除噪声信息,需要建立一个平滑滤波器,利用Daubechies小波的尺度函数构造Riesz基向量,从而建立了正交子空间,通过所建立信号子空间及噪声子空间组建平滑滤波器,最终可以获得准确的运动误差。在实验部分,分别利用仿真数据及实测数据对本文方法进行验证,最终结果分析表明该方法具有很高的估计精度及执行效率。     

双基角时变下的空间目标BISAR自聚焦算法

以空间目标为研究对象,针对双基地逆合成孔径雷达(BISAR)成像中双基角变化及同步误差导致的二维ISAR像散焦问题,提出了基于粒子群优化(PSO)的非参数自聚焦算法。算法首先将回波中平动和转动及同步误差等因素导致的相位变化项统一建模,其次将二维图像对比度最大作为优化目标,利用PSO算法对所有高次项相位进行整体优化估计,然后对高阶相位项进行补偿,最后基于补偿后剩余的一阶线性相位项进行方位压缩得到目标的二维ISAR像。算法可解决参数相位误差估计法中因模型误差导致的聚焦精度下降问题,同时也降低了BISAR自聚焦算法的复杂度。通过与参数法自聚焦算法的性能进行对比仿真实验,验证了算法的有效性。     

基于小波域贝叶斯估计模糊萎缩的SAR图像降斑算法

提出了基于小波域高斯混合模型贝叶斯估计模糊萎缩的SAR图像降斑算法.该算法分析了SAR图像在平稳小波变换(SWT)域中的统计模型,并用高斯混合模型对其进行描述,推导出基于贝叶斯估计的信号最小均方误差(MMSE)的模糊萎缩因子.籍此再根据小波域相邻尺度间小波系数的相关性,采用分区域模糊萎缩思想,很好地得到无斑点真实信号小波系数的估计值.仿真结果表明该算法在大大抑制斑点噪声的同时,有效地保持了边缘,其性能优于改进Lee滤波、小波软阈值和SWT萎缩降斑算法.     

一种改进的PGA最大似然相位估计法

 讨论了合成孔径雷达( Synthet ic Aper ture Radar ) SAR) 成像处理过程中一种不需要直接求解矩阵特征值及其特征向量, 但仍然基于最大似然估计的应用于相位梯度自聚焦算法( Phase Gr adient Algorithm)PGA) 中的相位估计方法, 且主要从计算量及数据处理精度等方面与传统的特征向量方法相比较。结果表明,这种基于迭代方法计算特征向量相位的算法在SAR 成像自聚焦过程中具有实用意义。     

基于最小熵的多通道SAR系统相位误差估计与补偿

采用多通道合成的方法来增加信号带宽,是提高合成孔径雷达(SAR)系统距离分辨率的一种有效技术手段。针对多通道间相位失配的问题,建立了通道相位误差的频域多项式模型,提出了一种基于最小熵的通道相位误差估计与补偿方法。以距离向压缩脉冲图像的信息熵作为目标函数,误差多项式系数为估计变量,基于最小熵准则建立了相位误差的最优化估计模型。该方法能有效弥补内定标或外定标方法的不足,且不依赖于成像场景的地物类型,只需抽取少量回波数据作为误差估计的样本,具有耗费存储空间少、收敛速度快、不损失信噪比的优点。对不同场景的八通道实测数据进行了处理,实验结果验证了本文方法的有效性和稳健性。     

双基地角时变下的ISAR稀疏孔径自聚焦成像

针对双基地角时变下的逆合成孔径雷达（ISAR）成像分辨率低以及稀疏孔径存在相位误差引起图像散焦等问题,提出了一种基于贝叶斯压缩感知（BCS）的双基地ISAR稀疏孔径自聚焦高分辨成像算法。在平动补偿后回波数据的基础上,首先构造补偿相位将由双基地角时变引起的多普勒偏移补偿掉,然后构造随双基地角变化的稀疏基矩阵,建立基于压缩感知的双基地ISAR稀疏孔径观测模型,并将相位误差作为ISAR成像的模型误差,接着假设目标图像各像元服从Laplace先验、噪声统计特性服从Gaussian分布,利用贝叶斯推理进行"分布式"迭代求解,在高分辨成像的同时实现了相位自聚焦,仿真结果验证了算法的有效性和优越性。     

一种用于条带模式SAR成像的自聚焦算法

 针对现有条带模式合成孔径雷达（SAR）成像的自聚焦算法中,相位的拼接会引起误差的严重积累,本文结合相位梯度自聚焦（PGA）算法和子孔径偏移（MD）算法,提出了一种新的用于条带模式SAR成像的自聚焦算法（PGA-MD）。该算法先利用PGA算法有效估计各子孔径相位误差函数,再利用相邻子图间方位向偏移量和线性相位之间的关系,通过MD算法精确估计相邻子图间方位向偏移量,然后计算线性相位差,并基于—阶导数实现子孔径相位误差函数拼接。理论分析以及实测数据处理结果对比均表明PGA-MD算法可以有效提高对条带SAR图像的自聚焦效果。     

基于MAP估计和广义高斯分布的SAR图像边缘比率检测方法

 合成孔径雷达(SAR)图像的低信噪比和乘性相干斑噪声给SAR图像的边缘检测带来了极大的困难.通过引入广义高斯(GG)分布作为局部均值功率的先验分布模型,给出了局部均值功率在最大后验概率(MAP)意义下的最优估计,进而提出一种新的SAR图像边缘比率检测算子.利用以梅林变换为基础的对数累积量(MoLC)方法估计GG分布的参数,在此基础上给出一种局部均值功率MAP估计和GG分布参数估计的联合迭代求解方法.利用SAR实测数据对本文提出的边缘检测算子进行仿真验证,并将其与平均比率(RoA)算子和指数加权均值比(ROEWA)算子进行了对比,结果表明该算子可以有效克服相干斑噪声的影响,边缘定位准确且虚假边缘明显减少.     

Bayesian edge detector for SAR imagery using discontinuity-adaptive Markov random feld modeling

Synthetic aperture radar（SAR）image is severely affected by multiplicative speckle noise,which greatly complicates the edge detection.In this paper,by incorporating the discontinuityadaptive Markov random feld（DAMRF）and maximum a posteriori（MAP）estimation criterion into edge detection,a Bayesian edge detector for SAR imagery is accordingly developed.In the proposed detector,the DAMRF is used as the a priori distribution of the local mean reflectivity,and a maximum a posteriori estimation of it is thus obtained by maximizing the posteriori energy using gradient-descent method.Four normalized ratios constructed in different directions are computed,based on which two edge strength maps（ESMs）are formed.The fnal edge detection result is achieved by fusing the results of two thresholded ESMs.The experimental results with synthetic and real SAR images show that the proposed detector could effciently detect edges in SAR images,and achieve better performance than two popular detectors in terms of Pratt＇s fgure of merit and visual evaluation in most cases.     

基于先验误差模型的机载高分宽幅DBF-SAR自聚焦算法

高分宽幅（HRWS）数字波束形成（DBF）合成孔径雷达（SAR）利用多通道空间采样代替部分时域采样,可以有效缓解SAR成像时高分辨率与宽测绘带间的矛盾,具有重要的军用和民用价值。现有常规DBF-SAR成像算法都假设雷达传感器相对位置精确已知,实际应用中受传感器位置测量误差影响,由位置不精确导致的相位误差会严重影响DBF-SAR高精度成像能力。在极坐标格式算法（PFA）框架下,推导了DBF-SAR成像处理后,残留相位误差的解析模型,分析了该误差对成像质量的影响。依据推导的先验相位误差解析结构模型,提出了一种基于图像对比度最优化准则的自聚焦算法。新算法通过引入先验相位结构信息,极大降低了待估参数的空间维数,可以同时改善自聚焦算法的参数估计精度和计算效率。数据处理结果验证了理论分析的正确性和所提算法的有效性。     

基于高阶累积量的齿轮系统辨识方法研究

高阶累积量分析技术是近年来迅速发展起来的新技术,作为处理非高斯信号、非线性信号以及盲信号的重要工具而受到日益重视。它有许多优点,特别是对于外加高斯噪声不敏感以及可以检测系统的非线性特性,故理论上可以完全抑制高斯噪声的影响,提高分析精度。本文在对其研究的基础上,将它应用于齿轮旋翼传动系统动态特性分析之中,对传动系统和旋翼桨叶的动态固有频率等进行了识别,并与频域和时域识别法进行了比较。      

一种基于功率谱估计的图像相位匹配方法

相位相关法作为常用的相位匹配技术在使用中会遇到相位卷绕问题,一般频域求解方法需要进行相位解绕和最小二乘或RANSAC拟合,但相位解绕过程繁琐,且最小二乘拟合法易受噪声干扰,RANSAC拟合方法时间开销大.为此,提出了一种基于平均周期图法功率谱估计的相位匹配方法,将空间域问题转化到频域内求解,并成功规避了相位解绕步骤,相位匹配精度达到了亚像素量级.与经典频域分析方法对比,方法可在规避相位解绕的同时获得精度相当的有效结果.最后对方法的分辨精度进行了仿真分析,实验结果证明能够达到亚像素级的视差分辨率,为相位匹配在频域中的研究提供了新的思路.     

Modeling and a Correlation Algorithm for Spaceborne SAR Signals

A mathematical model of a spaceborne synthetic aperture radar (SAR) response is presented. The associated SAR system performance, in terms of the resolution capability, is also discussed. The analysis of spaceborne SAR target response indicates that the SAR correlation problem is a two-dimensional one with a linear shift-variant response function. A new digital processing algorithm is proposed here in order to realize an economical digital SAR correlation system. The proposed algorithm treats the two-dimensional correlation by a combination of frequency domain fast correlation in the azimuth dimension and a time-domain convolver type of operation in the range dimension. Finally, digitally correlated SEASAT satellite SAR imagery is used in an exemplary sense to validate the SAR response model and the new digital processing technique developed.     

Robust adaptive filtering method for SINS/SAR integrated navigation system

This paper presents a new robust adaptive filtering method for SINS/SAR (Strap-down Inertial Navigation System/Synthetic Aperture Radar) integrated navigation system. This method adopts the principle of robust estimation to adaptive filtering of observational data. A robust adaptive filter is developed to adaptively determine the covariance matrix of observation noise, and adaptively adjust the covariance matrix of system state noise according to the adaptive factor constructed based on predicted residuals. Experimental results and comparison analysis demonstrate that the proposed method cannot only effectively resist disturbances due to system state noise and observation noise, but it can also achieve higher accuracy than the adaptive Kalman filtering method.