星载SAR在轨成像实时处理算法研究

星载合成孔径雷达(SAR)分辨率和幅宽的不断提高,其产生的原始数据率越来越大,采用在轨实时成像处理形成图像,在图像域再进行传统的图像数据处理和传输,有助于降低星-地数据传输速率,为了提高星载SAR在轨成像处理的实时性,文章分析了星上特殊条件对星载SAR处理算法实时性所提出的约束,对RD、波束域、CS等经典的星载SAR成像处理算法的运算量进行了比较,以CS算法为例,研究了相位补偿因子对CS成像处理算法的实时性影响,提出了一种补偿因子区域不变的CS成像算法,它极大地减少了成像处理算法的运算量,并通过仿真实验结果验证了该算法的有效性。     

基于改进Hausdorff测度和遗传算法的SAR图像与光学图像匹配

提出了一种新的基于边缘的合成孔径雷达（SAR）图像与光学图像匹配算法。在这种算法中，首先针对SAR图像低信噪比（SNR）与乘性噪声模型的固有特性提出了一种边缘特征的提取方法。在获取光学图像与SAR图像边缘图的基础上，根据Hausdorff距离具有强抗干扰能力和容错能力的特点，采用了改进的Hausdorff距离作为相似性测度。在搜索策略上，根据遗传算法的固有的并行性，采用遗传算法来加快搜索的速度。通过大量基于同一地区的光学图像与SAR图像匹配的试验结果表明，这种算法鲁棒性好，匹配精度高，计算速度快。     

基于交互融合的高精度图像融合算法的研究

针对可见光和SAR图像融合,提出了一种基于跨模态差分感知和注意力机制的交互融合（TDPAM Fusion）算法,能有效保留可见光图像中的纹理结构和SAR图像的细节信息。首先,采用跨模态差分感知融合（Cross-Modal Differential Perception Fusion, CMDAF）模块提取图像的互补信息,避免真值缺失并提高融合精度。其次,通过坐标注意力机制（Coordinate Attention,CA）提高特征提取的准确性和效率,增强语义信息的集成。最后通过交互融合算法（Interactive Fusion Module,IFM）将特征自适应融合。设计了相应的大型基准数据集,用于网络模型的训练和测试。实验结果表明：TDPAM Fusion融合算法可以获得包含清晰SAR信息的高质量可见光图像。此外,融合算法将互信息（Mutual Information,MI）、空间频率（Spatial Frequency,SF）、视觉保真度（Visual Fidelity,VIF）和相关系数（Correlation Coefficient,CC）等关键指标,分别提高了约6.41%、10...     

前斜视SAR成像中几何校正问题研究

前斜视合成孔径雷达（SAR）成像算法广泛应用于军用SAR系统,其中几何校正是前斜视SAR成像算法的一项重要内容。为此,以经典的chirp变标成像算法为例,研究了前斜视SAR成像中的几何校正问题,内容主要包括SAR目标位置偏移几何校正和用于评估目标成像品质的图像旋转校正。提出的几何校正方法简单实用,可为其它前斜视SAR成像算法的几何校正提供参考。     

单通道SAR对任意运动目标的检测和成像

在合成孔径雷达（SAR）图像中，运动目标会引起散焦和／或移位之类的成像误差，这与目标运动方向有关。为了得到准确而清晰的运动目标的图像，目标位置和速度参数是必须知道的。这里提出了一种对任意方向运动的地面目标进行探测、参数估计和成像的算法。该算法主要是评估由常规单通道SAR雷达数据生成的一系列单视SAR图像。用两个观察模型来估计运动目标的位置和速度，考虑了由于运动导致多普勒频谱的混叠。用这种方法，运动目标可以不受其运动方向的影响而被检测到，估计参数被用来补偿SAR图像中的成像误差。最后，目标在场景中的真实运动情况可以在补偿过的图像序列中显现。     

基于模糊CFAR的SAR图像非均匀背景目标检测算法

CFAR是目前应用最为广泛且实时有效的SAR图像目标检测算法,在非均匀背景情况下,一般的CFAR检测都会存在大量虚警.引入模糊逻辑的概念,提出了一种非均匀背景的SAR图像模糊CFAR目标检测算法.基于Weibull分布,分别推导出模糊CA-CFAR和模糊OS-CFAR的隶属函数,并根据相应的模糊融合准则进行融合处理,得到模糊CFAR检测器的中心门限.仿真结果表明,模糊CFAR检测算法在非均匀背景的SAR图像目标检测中,具有较高的检测概率,且虚警少,具备一定的实用价值.     

通过扩展分区特征改善SAR目标检测

本文对利用扩展区分（EF）特征来改善合成孔径雷达（SAR）自动目标识别（ATR）系统观注目标聚焦（FOA）阶段处理的有效性进行了评估。不象传统的SAR检测特征仅能在对比度基础上将图像像素从背景中区分开，EF特征对物体的对比度和尺寸都敏感，EF特征算法便于实现，并已证实有着类似CFAR（恒虎警率）性质的新特征，我们使用这个新特征，通过两个数据库提供的SAR图像，对几种不同检测方法进行了测试，验证新方法对性能有所改善。     

考虑小波数相关性的SAR图像去斑算法

SAR(合成孔径雷达)发射的相干信号之间会使图像产生相干斑点噪声,严重影响SAR图像的应用,需加以抑制。通过研究分析,一副图像小波分解之后的小波系数在幅度、符号之间具有强烈的相关性,由此提出了一种小波去斑算法,该算法考虑了小波系数幅度、小波系数符号之间的相关性。利用合成斑点噪声图像和实际SAR图像验证了该算法的有效性。结果表明:该算法在抑制SAR图像斑点噪声的同时,具有更好的边缘细节保持能力,提升了SAR图像后续应用效能。     

一种多普勒域走动校正的斜视SAR成像算法

为了解决时域校正走动带来的方位空变性问题,提出了一种在方位多普勒域走动校正的斜视合成孔径雷达（SAR）成像算法。文中利用级数反演理论,将斜距公式展开至三次项,推导出SAR回波信号的两维频谱表达式。再从两维频谱出发,提出了基于两维频谱匹配滤波的斜视SAR成像算法。该算法考虑到距离空变性问题,提出先在两维频域进行走动校正和相位预滤波,接着在距离多普勒域进行线性频率变标的处理方法,经过距离脉压和方位脉压能够得到聚焦良好的SAR图像。此外,该方法与距离徙动（RMA）算法相比可以有效地降低需要处理的数据量。最后,临近空间SAR仿真实验证明本文提出方法的可行性和有效性。     

采用矢量量化法压缩SAR图像

介绍了一种对具有丰富信息的图像进行的编码的简单、精致算法，该算法易于对不同的目标编码，利用目标类与背景不同的目标空间研究了用于压缩合成孔径雷达（SAR）图像的目标空间编码方法。研究了编译背景信息的变速残差矢量量化（VQ）算法。试验结果表明，该算法非常有效，所提出的编码方法可使压缩与图像的最终应用相匹配，因此，该编码方法是目标识别与目标分类的方法。     

星载SAR的GMTI技术

根据地面动目标回波信号特性,研究了用于星载合成孔径雷达（SAR）的相位中心偏置天线（DPCA）、沿航迹干涉（ATI）、DPCA-Radon和DPCA-Frft-ATI等地面动目标检测（GMTI）算法。讨论了以实现GMTI为任务的分布SAR小卫星的构型和工作模式,分析了GMTI的最大可检测速度、最小可检测速度和盲速等系统指标,以及分布式SAR系统实现GMTI的难点。     

高分辨率SAR图像相干斑噪声抑制方法

文章主要提出了一种新的基于小波变换对高分辨率合成孔径雷达（SAR）图像相干斑噪声抑制的算法。首先从SAR图像相干斑噪声产生的机理出发,论述了通过传统的滤波方法．在抑制高分辨率SAR图像的相干斑噪声的同时损失了大量的边缘信息和纹理细节而采用小波变换降噪的优越性和必要性;其次详细地论述了在小波域中如何利用高频局部的统计特性和分解尺度大小来选取滤波窗口尺寸进行滤波;最后通过实验结果说明了此方法比采用传统的固定窗来实现对高分辨率SAR图像的降噪、保留边缘信息和纹理细节有着更好的性能。     

采用实时MTI处理的双通道雷达系统的飞行试验结果

讨论了实时空时自适应处理（STAP）的两种应用：首先是STAP可以用来抑制杂波和干扰；此外可以用由STAP获得的杂波滤波系数来确定SAR图像中动目标的正确位置。给出了这种实时STAP技术的结果和动目标重新定位技术的结果。用实际SAR数据和测量期间所记录的动目标验证了杂波抑制质量和动目标重新定位精度。     

SAR图像中道路检测方法研究

提出一种两步算法用于合成孔径雷达（SAR）图像中无监督地提取线性特征，特别是公路网的提取。第一步利用局部线特征检测算子提取线基元，为此本文提出一种改进的均值比率（RoA）算子，应用SAR图像的统计特性，保证较高的准确率；第二步引入公路结构特征的先验信息，构造方向势能函数（DPF）。通过DPF最小化，来对提取的线基元进行组织，获得宏观的线性结构，文中方法通过ERS－1图像加以验证。     

数字波束形成合成孔径雷达

阐述了最近在Astrium完成的两项SAR研究，简述了大地测量合成孔径成像雷达X型（TSX）卫星的能力。两项研究是在SAR成像模式时采用新颖天线波束形成概念的高分辨率宽条带成像雷达（HRWS）和LCMA（低成本多个馈电天线）。分析了它们的设计、性能和样机框图，并将它们与采用有源相控阵天线的TSX—SAR进行了比较。     

基于时间误差补偿的HJ-1C卫星几何定位改进

利用距离多普勒算法对 HJ-1C（“环境一号”C）卫星图像进行定位,其初始定位精度为1100~1400m,不能很好地满足实际应用的需要。进一步分析后发现,HJ-1C卫星图像几何定位误差主要分布在方位向,通过对影响HJ-1C卫星几何定位精度的因素进行分析,得出合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）时间误差是影响几何定位的关键因素,因此文章提出通过时间误差补偿提高HJ-1C卫星几何定位精度。该方法首先计算SAR时间误差,然后对SAR载荷时间进行补偿,最后利用距离多普勒算法进行定位,并对HJ-1C卫星图像进行了验证。结果表明,HJ-1C卫星定位精度提高到300m左右,得到了有效的改进。     

合成孔径雷达图像中目标的统计特性

本文讨论了合成孔径雷达（SAR）图像中目标的统计特性，并验证了如何利用这一特性进行自动SAR目标分类及识别。文中介绍了一种用于估计目标雷达横截面积的目标平滑算法，这种算法可以与适当的噪声模式相结合以针对给定的成像构造产生多个目标，这就允许对目标特性进行统计分析，用于改进基于特征的分类，并通过对真实目标进行简单的分类实验进行了验证。     

FMCW体制毫米波SAR实时信号处理方法研究

与脉冲体制合成孔径雷达(SAR)相比,调频连续波(FMCW)体制SAR具有体积小、重量轻、分辨率高、功耗低和低截获等一系列优点,目前小型或微小型SAR普遍采用FMCW工作体制。FMCW SAR在整个脉冲重复周期内都发射信号,其信号占空比达到了100%,为了减小数字接收机采样带宽,降低数据率,FMCW体制毫米波SAR一般采取解线频调接收的方式,但其数据量依然很大,而且机载平台受到气流的影响,运动误差很大,需要迭代估计与补偿,给实时处理模块带来了很大压力。为了提高整个机载FMCW SAR系统的信号实时处理性能,需要在算法层面进行改进。提出了一种两次子孔径误差估计和全孔径误差拼接补偿的FMCW SAR实时成像算法,使用相位梯度自聚焦(PGA)算法和图像偏置(MD)算法级联提取子孔径误差;然后进行子孔径误差拼接成全孔径误差补偿原数据,两维脉冲压缩后完成图像聚焦,提高了FMCW体制毫米波SAR成像算法的效率;最后使用机载Ka波段FMCW SAR实测数据,验证了该算法的有效性。     

基于集成活动轮廓模型的SAR图像分割方法

图像分割是合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)图像自动解译技术中的一个重要问题。基于活动轮廓的思想,给出了一种适应于SAR图像分割的集成活动轮廓模型。该模型综合利用SAR图像的边缘和区域特性,通过检测算子提取SAR图像的边缘信息,利用似然函数的最大化提取图像中不同统计信息的区域;通过边缘和区域的共同曲线运动实现对SAR图像的分割。利用加性算子分裂算法,给出了该模型的快速实现方法。通过MSTAR和实测星载SAR数据进行试验验证,并与其他算法比较,结果表明：所提方法适应性强,可适应复杂背景的SAR图像分割,并且分割定位准确、收敛速度较快;所提实现算法稳健,能适应不同参数设置,且对初始条件不敏感。〖JP〗     

机载双天线前视SAR系统成像分析

针对机载SAR前视模式与一般正侧视模式存在的明显不同,详细分析了前视SAR的多普勒特性及其方位模糊问题.依据前视SAR的特性,结合波束锐化与RD成像算法,仿真得到了前视SAR的点目标图像,验证了分析的正确性.