一种结合亮温图像和子空间分解的RFI定位算法

射频干扰(radio frequency interference, RFI) 对L波段综合孔径辐射计遥感数据造成了严重污染,降低了产品质量。RFI检测定位是处理RFI的关键步骤。传统的基于亮温图像的定位算法受到仪器角分辨率的限制,无法有效分离相邻的RFI。为了实现更高的空间分辨率,基于子空间分解技术的多信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法被提出。然而,当亮温图像的信噪比较低时,背景和噪声对子空间分解的准确性影响较大,进而降低了MUSIC算法的定位性能。文章通过结合亮温图像和子空间分解两种方法的优点,提出了一种融合改进定位方法。该方法通过在亮温图像域中消除背景场景、增强目标射频干扰,2次提高了图像信噪比,在频域中,利用子空间分解和MUSIC算法实现超分辨率和高精度定位。通过对土壤湿度和海洋盐度（soil moisture and ocean salinity, SMOS）卫星数据进行实验和仿真验证,证明了文章提出的方法在低信噪比情况下优于传统的MUSIC算法和基于亮温的定位算法。此外,在对多个弱RFI源的定位上,该方法的定位精度也优于基于点源波纹的弱RFI检测定位算法。     

基于系统函数优化的非规则天线阵列综合孔径辐射计亮温反演算法

为改善非规则天线阵列综合孔径辐射计反演图像质量,提出了基于系统函数优化的亮温反演方法。通过优化非规则天线阵列的系统函数,消除单元天线非规则排列对系统性能的影响,并在优化过程中引入正则化,稳定反演图像。为补偿正则化引起的反演图像质量损失,在反演算法中引入了迭代运算。仿真结果表明:所提出的反演算法能有效改善非规则天线阵列综合孔径辐射计的亮温反演图像质量,可应用于基于小卫星编队的分布式综合孔径遥感图像反演中,并能为基于小卫星编队的分布式综合孔径阵列优化提供理论基础。     

面向海表盐度和温度遥感的微波辐射计研究综述

微波辐射计能够探测获取全天候、高时空分辨率、高灵敏度海表盐度和温度,在全球海洋科学研究中的作用越来越显著。文章总结了国内外现有在轨及在研载荷的技术特点。通过对比载荷的性能参数,分析了实孔径体制和综合孔径体制在探测幅宽、空间分辨率、探测精度及系统可实现性等方面的优缺点及需要解决的技术难点。通过分析,空间分辨率将显著影响微波辐射计实孔径体制或综合孔径体制的选择。此外,对比现有在轨载荷实际性能,采用综合孔径体制的灵敏度较差,实孔径圆锥扫描体制次之,采用实孔径推扫体制最好。最后,针对载荷现有技术能力,对未来用于海表盐度和温度探测的微波辐射计发展方向提出了建议。     

全极化微波辐射计模拟复相关器研究

全极化微波辐射计是一种新型的微波遥感器,制约其发展的关键部件是相关器。提出了一种应用在此新系统中的模拟复相关器,其具有灵敏度高,体积小,功耗低等优点。对模拟复相关器进行误差分析,给出减少复相关幅度误差和相位误差的方案。按此方案对模拟复相关器进行了设计、研制。得到了模拟复相关器整体测量结果及全极化微波辐射计噪声测量结果。结果表明采用此模拟复相关器的全极化微波辐射计具有较好的极化测量性能。     

双极化天线阵列抗干扰性能研究

现代战场的电磁环境十分复杂,这使得卫星对导航抗干扰接收机的鲁棒性需求变得更为迫切。极化敏感阵列是一种利用极化信息增加信号处理维度的技术,应用在导航领域可以改善接收机抗干扰性能。本文研究了双极化阵列在复杂电磁环境下的抗干扰效果,理论分析了信号模型与双极化阵列原理,通过HFSS对阵列天线进行有限元仿真获取各阵元的幅度相位信息,利用幅相信息合成导向矢量,在MATLAB中对普通阵列和双极化阵列抗干扰能力进行仿真。为验证理论仿真的可行性,研制了双极化阵列原理样机,在暗室环境采集数据并分析信号与干扰的输出功率。在外场进行的收星定位测试中比较了普通阵列与双极化阵列的定位结果。仿真和实测的结果表明,双极化阵列能抑制超自由度干扰,且对低仰角干扰有较好的鲁棒性。值得注意的是,双极化天线在保持接收机小型化的同时表现出较好的鲁棒性,为接收机小型化提供了可行的解决方案。     

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。     

SMOS在轨定标概述

SMOS卫星的唯一载荷MIRAS是一个二维综合孔径微波辐射计,具有72个接收机以及约5 000个数字相关单元,是目前在轨的最复杂的综合孔径微波辐射计。MIRAS在轨定标采用分步定标的方法,将系统采用不同的定标方法分别进行校正。文章首先介绍了MIRAS定标系统的组成,其次介绍了系统定标的方法,最后介绍了在轨定标的过程。     

全极化微波辐射计加法型模拟复相关器研究

全极化微波辐射计的核心部分是复相关器。介绍了一种加法型模拟复相关器,它采用混合耦合器构成移相网络,在中频将电磁波信号相位调整到特定状态,从而实现了用加法思想获取全部Stokes参量。分别研制了分布参数和集总参数的移相网络,对它们测量并进行比较。最后对加法型模拟复相关器进行了整体测试,给出了噪声源测量下的相位反演能力测试。结果表明加法型模拟复相关器具有较好的极化测量性能。     

综合孔径辐射计灵敏度计算公式的比较

灵敏度是综合孔径辐射计的关键技术指标。文中对现有文献中综合孔径辐射计的灵敏度计算公式进行归纳与比较,并证明在被测场景的亮度温度分布均匀的条件下,综合孔径辐射计的灵敏度和反演得到的亮度温度(即图像的亮度温度)的标准差在数值上是几乎相等的。     

星载微波辐射计的天线方向图校正和亮温计算

在简要介绍星载微波辐射计周期定标技术基础上,着重分析了外部周期定标技术,采用天线方向图校正技术进行了误差分析,对“冷”、“热”定标源进行了计算,提出了提高星载微波辐计定标精度的措施。     

基于真实场景的SAR回波模拟方法研究

SAR原始回波模拟在系统设计及成像算法验证等方面具有重要的理论及工程实践意义。文中在分析并建立合成孔径雷达回波信号数学模型的基础上,研究一种基于真实场景的SAR回波模拟方法。该方法利用SAR真实场景图像的灰度信息近似求得场景后向散射系数,根据雷达脉冲工作流程生成回波数据,具有实现简单、计算量小、回波模拟结果精确等优点。通过点目标、面目标和真实场景回波的仿真实验,从回波数据的统计特性以及图像级角度验证了其可行性。     

基于舰船目标的极化SAR改进滤波算法研究

针对传统极化白化滤波(PWF)算法在处理极化SAR数据时的缺陷,提出一种改进的方法,该方法利用边缘模板检测和Freem an散射特性分解等技术对存在结构特征区域的图像采取特殊处理,提高了存在结构特征区域图像的滤波性能。实验证明,改进方法具有更强的自适应性,可有效降低相干斑噪声,特别是在边缘区域,能更好地保持舰船目标的结构信息。     

无人机机载合成孔径雷达的高速数据传输

无人机机载合成孔径雷达 (SAR)的高速数据传输问题是长期以来制约 SAR载荷应用的重要问题。文中通过对 SAR原始数据、SAR成像、SAR图像数据以及传输系统的研究 ,提出将 SAR成像过程分为两个阶段 ,在机上进行预滤波 ,在地面进行距离向压缩、方位向压缩等成像过程 ,实时传输经过预滤波和压缩后的数据。该方案在保证 SAR方位向和距离向分辨率及测绘带带宽的前提下 ,能够有效降低下传数据率 (具体值取决于预滤波率 ) ,同时不增加无人机的载荷 ,是一种可行的实时高速数据传输方案     

基于双通道距离频率干涉相位解运动目标径向速度模糊方法

针对合成孔径雷达/地面动目标检测系统中动目标径向速度估计存在模糊的问题,提出一种基于双通道距离频率干涉相位解模糊的方法。该方法通过构造干涉相位与距离频率的关系,利用干涉相位随距离频率变化的斜率关系实现径向速度无模糊估计。该斜率与相位缠绕无关,所以所提方法具有不受相位缠绕影响的优点。为了减小噪声对径向速度估计的影响,利用最小二乘线性拟合方法估计该斜率。此方法能实现杂波背景和多目标情况下的应用。通过仿真和实测数据处理验证了所提方法的有效性。     

预失真补偿技术在高分辨SAR系统中的应用

分析系统的幅相误差对高分辨SAR成像的影响,在此基础上提出利用预失真补偿技术对发射机的幅相误差进行补偿,给出一种利用FPGA实现预失真补偿的方法,经过飞机挂飞试验,取得高质量、高分辨率的SAR图像,通过试验证明此种补偿方法是可行的、有效的。     

基于改进扩展分形特征的SAR图像目标检测方法

提出了一种新的纹理特征-改进扩展分形特征用于SAR图像目标检测.改进扩展分形特征通过度量SAR图像中物体表面四个方向的结构函数在双尺度上的增量水平,确定目标与杂波在特征空间的不同响应特性,实现目标的检测.采用模拟目标脉冲模型分析了改进扩展分形特征在不同信噪比条件下对不同尺寸目标的响应特性,分析结果表明改进扩展分形特征具有目标尺寸敏感性.利用SAR实测数据验证了改进扩展分形特征在强杂波和多目标环境下的优良检测性能与空间分辨率特性.     

双基地SAR的QBP成像算法

时域BP算法能够灵活处理双基地SAR信号,但是运算量很大。本文根据系统工作模型,推导出SAR信号聚束化后方位向带宽与成像区域的尺寸成正比,适合采用QBP算法进行成像;研究了聚束参考点的变化对信号带宽的影响,给出了双基地QBP算法的具体实现步骤,分析了QBP算法的运算复杂度。理论分析、仿真实验和实测数据结果验证了QBP算法的有效性。
     

基于解线调处理的高速运动目标ISAR距离像补偿

分析了高速运动目标的逆合成孔径雷达(ISAR)回波信号模型和目标高速运动对ISAR信号处理的影响。结果表明,目标高速运动会导致目标一维距离像的畸变和二维像的模糊。从通过补偿回波信号的调频斜率来补偿高速运动目标距离像的思路出发,提出了一种基于解线调处理的高速运动目标ISAR距离像补偿算法。该算法采用解线调处理谱包络最小Shannon熵准则进行参数估计,可解决在常规的幅度最大准则下参数估计性能恶化的问题。此外,距离像补偿算法中还用突变误差消除和最小二乘拟合处理以进一步提高参数估计精度。仿真结果表明该距离像补偿算法的有效性。     

星载合成孔径雷达的运动效应

对星载合成孔径雷达的运动效应进行了详细的分析，给出了雷达回波的多普勒参数和距离徒动特性的一般关系式。详细论证了卫星运动对多普勒参数和成像的影响，导出了描述速度误差、加速度误差和姿态误差的一系列定量计算公式，并就运动误差的补偿方法进行了阐述。