基于低成本INS的机载SAR运动补偿研究

为了提高雷达成像的质量．得到高分辨率的SAR图像就必须保证有精确的运动补偿方法来校正运动误差对成像的影响。提出了一种基于惯导数据INS的视线方向位移误差的补偿方法,采用了低精度低成本的INS．对此部分的原理及实现进行了深入的建模分析和推导,并给出仿真结果。结果表明,基于惯导进行运动补偿时低精度也可满足要求。     

一种SAR原始数据压缩新算法

 由于合成孔径雷达（SAR）原始数据的相关性很低,直接压缩原始数据是比较困难的。因此提出一种新算法,先对SAR原始数据做距离聚焦处理,使其在方位向具有较强的相关性,再沿方位向做线性预测,并对预测差值系列做块自适应量化。实验表明,在相同比特率条件下,该算法得到的数据域信噪比和图像域信噪比均比块自适应量化(BAQ)算法高,计算量远小于有关文献给出的距离聚焦后的压缩方法,具有一定实用价值。     

运动补偿用惯性器件误差对SAR成像分辨率的影响研究

 为提高合成孔径雷达（SAR）系统的性价比,必须根据SAR成像分辨率的要求和整体系统参数,设计相应精度的运动补偿用捷联惯导系统。在确定SAR运动补偿系统方案和安装方式的基础上,分析不同方向的加速度计和陀螺仪误差对天线相位中心位置测量误差的影响,并利用位置测量误差与SAR成像分辨率之间的关系,进一步明确了不同方向的加速度计和陀螺仪对SAR成像分辨率的影响。研究表明：基于SAR的工作原理和安装方式,x方向加速度计和y方向陀螺仪对SAR成像分辨率的影响明显比其他惯性器件严重;相同误差水平的惯性器件对SAR成像分辨率的影响随着合成孔径时间和工作波长的不同而不同,时间越长,波长越短,影响则越严重。SAR成像仿真证明了结论的正确性。研究结果对于研制高性价比SAR成像运动补偿系统有一定的理论指导意义。     

星载SAR图像斑点抑制与质量评估系统

结合星载合成孔径雷达(SAR)单视图像斑点噪声抑制技术与质量评估,并基于为科学数据可视化及数学分析提供完备计算环境的IDL(Interactive Data Language)语言,完成了在IDL环境下开发的SAR图像斑点抑制与质量评估系统,获得了高空间分辨率和高辐射分辨率的星载SAR图像.      

一种基于DCT的SAR图像自聚焦算法

研究了一种基于离散余弦变换(DCT, Discrete Cosine Transform)的SAR(Synthetic Aperture Radar)图像自聚焦算法.该方法从复图像域出发,通过在距离压缩相位历史域引入相位误差模型,改变图像的聚焦程度直至一维像的DCT序列在高序数区域的权值达到最大,从而完成误差校正.同相位梯度自聚焦算法相比,该方法无需在图像域分离出强点目标,因此特别适用于无任何明显特征的图像.由于DCT存在快速算法,使得该自聚焦算法计算量较少,更易实现.实测数据及仿真数据的成像结果证明了此方法的可行性.      

SAR幅度图像统计模型及其参数估计

对适用于复杂场景SAR幅度图像的乘积模型统计特征进行了深入的分析,导出了其概率分布的一般形式,在单视情况下讨论了三种参数估计方法。MSTAR数据的统计分析结果表明该模型对于高分辨力的SAR图像有较好的适用性。     

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.     

基于时频矩阵非负分解特征的多视角SAR目标识别

针对多视角合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)目标识别问题,提出一种基于目标高分辨率距离像(High Range Resolution Profile,HRRP)时频矩阵非负分解特征提取和识别方法。该方法首先对SAR图像进行滤波预处理,得到相应的目标HRRP序列;然后采用匹配追踪时频分析方法计算得到目标HRRP的时频矩阵;应用非负矩阵分解技术分解时频矩阵,得到相应的谱矢量和时相矢量。基于分解得到的谱矢量和时相矢量提取时频域矩特征和稀疏特征。最后,应用隐马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)对这些时频特征序列建模及识别。采用美国运动和静止目标获取与识别(Moving and Stationary Target Acquisition and Recognition,MSTAR)计划公开发布的SAR目标数据库的实验结果表明,该方法不仅能有效降低时频域特征的维数,而且识别性能优于传统的时频域特征。     

对星载滑动聚束模式合成孔径雷达的侦察研究

滑动聚束模式是合成孔径雷达的一种新兴的工作模式,具有比条带模式的方位向分辨率高、同时又比聚束模式的成像区域大的优点,因此,滑动聚束模式呈现蓬勃发展的趋势。在此基础上,根据侦察的基本原理,展开了对滑动聚束模式合成孔径雷达的侦察研究,建立了侦察模型,并进行了仿真实验。可以看出,对星载滑动聚束模式合成孔径雷达的侦察是完全可行的。     

一种基于压缩感知的高分辨率宽测绘带合成孔径雷达成像算法

针对高分辨率宽测绘带合成孔径雷达（High Resolution Wide Swath Synthetic Aperture Radar, HRWS SAR）在俯仰向波束形成受地面目标高程影响造成增益损失以及在方位向非均匀采样造成模糊的问题,文中提出了一种基于压缩感知（Compressed Sensing, CS）技术的HRWS SAR成像算法。根据SAR系统和平台参数建立精确的观测模型后,通过求解优化问题直接准确地估计出了在地面高程变化影响下的目标来波方向（Direction of Arrival, DOA）并重建了非均匀采样下的方位向观测场景,从而实现了HRWS SAR在俯仰向和方位向的非模糊成像。仿真结果表明了本文算法的有效性。