合成孔径雷达

摘要： 海面风场风能资源分析对海上风电场的建设开发具有重要意义.近年来随着遥感技术的发展,星载合成孔径雷达(SAR)为海面风能的分析与评估提供了新手段.基于2015—2019年福建沿海区域的122景Sentinel-1 SAR影像,采用快速傅里叶变换风向反演方法及地球物理模式函数CMOD5.N风速反演方法对福建沿海区域进行SAR风场反演,并从风能有效性、稳定性及时空分布特征方面分析福建近海风能资源.主要结果显示:风速数值范围较大的秋、冬季有效风能占比较高,可达70％以上;福建沿海区域多年平均风能稳定性较好,春、秋、冬季风能稳定性较好,而夏季风能稳定性较差;福建沿海风能的空间分布主要为东北—西南走向逐渐递减类型,在台湾海峡中部区域出现风能最大值.

摘要： 利用前期提出的合成孔径雷达反演海面风场变分方法新解法,开展背景场对合成孔径雷达反演海面风场变分方法风速反演结果影响的模拟试验分析。模拟试验表明,变分方法有效解决了直接反演方法的两大缺陷:一是当背景场风速较大的时候,合成孔径雷达后向散射系数对风速不敏感,直接导致较大的风速反演误差;二是当背景场风向存在误差时,将导致后向散射系数更大的误差,进而导致风速反演结果更大的误差。进一步试验表明,当背景场风速较大时,变分方法风速误差低于直接反演方法风速误差。而当背景场风向误差较小时,直接反演方法风速误差比变分方法风速误差小。

摘要： 与具有大量标注数据的光学图像相比,合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像缺乏足够的标记样本,限制了监督学习的SAR目标识别算法的性能。而无监督识别方法又难以满足实际需求,因此本文提出了基于自注意力特征融合的半监督生成对抗网路。首先,在构建生成器和判别器时引入自注意力层,克服卷积算子不具有长距离特征提取的问题;其次,判别器采用多层级特征融合,捕获SAR图像的关键信息;最后,在训练过程中采用谱归一化,提升模型的收敛稳定性。为了验证所提方法的有效性,在运动与静止目标获取和识别(Moving and Stationary Target Acquisition and Recognition,MSTAR)数据集上进行了实验。实验结果表明,所提方法能从未标记样本中学习有价值的信息,有效地解决标注不足的问题。

摘要： 传统的合成孔径雷达地面运动目标指示(synthetic aperture radar ground moving target indication,SAR-GMTI)欺骗干扰技术,使用两台协同干扰机,能够生成逼真的虚假运动目标,但当生成密集虚假运动目标时,干扰机所需计算量太大,无法满足电子战中实时生成干扰信号的要求。因此,本文提出了一种密集虚假运动目标快速生成算法。该算法通过对双干扰机生成的虚假静止目标干扰信号进行复系数调制以控制虚假目标相位,使其能够被双通道SAR-GMTI系统检测为运动目标;然后结合SAR大场景欺骗干扰生成技术来生成密集虚假运动目标以降低运算量,使其具备一定的工程可实现性。仿真实验验证了文中所提方法的有效性。

摘要： 为利用合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)目标不同特征数据间的相关性与互补性,提出一种基于多特征的Tikhonov正则化核函数协同表示(multi-feature kernel collaborative representation-based classification with tikhonov regularization,MFKCRT)算法。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图像数据库进行实验,实现核函数变换空间上的多特征融合协同表示识别。实验结果表明:该算法相较于基本的协同表示,具有更优的可靠性与鲁棒性。

摘要： 月球两极永久阴影区(Permanently Shadowed Regions,PSR)全年没有直接光照,搜寻PSR内的月球水冰是“嫦娥七号”的主要任务之一。人类至今没有在PSR着陆,中国的“嫦娥七号”任务计划在PSR附近的太阳直射区域登陆,着陆器上携带的飞跃器将进入PSR进行采样与分析。如何选择登月点和取样点是该项任务的一个关键,结合高精度的数字高程模型,“嫦娥七号”卫星搭载的极化合成孔径雷达(Polarization Synthetic Aperture Radar,Pol-SAR)可以进一步确定月表面的高低起伏状态,以确定平缓表面的登月点与采样点,及小飞跃器的飞行路线。通过将美国“月球轨道勘测器”(Lunar Reconnaissance Orbiter,LRO)上面的微型雷达Mini-RF采集的雷达图像与太阳直射区域光学图像对比,以希吉努斯(Hyginus)陨石坑附近区域和“嫦娥四号”着陆区为例,来分析Pol-SAR在筛选平坦表面作为登月点与采样点时的作用。率先将HRNet网络应用于月球SAR图像分割,并讨论了人工神经网络在探月SAR图像信息获取中的应用。以月球南极的舒梅克(Shoemaker)陨石坑和沙克尔顿(Shackleton)陨石坑为例,找出永久阴影区平坦的区域,作为“嫦娥七号”SAR探测的方法参考。

摘要： 合成孔径雷达(SAR)被广泛应用于军事侦察、海洋监测、灾害应急评估等各类应用中。其中,SAR海面船只检测分类是SAR海洋应用的重要一环。限于SAR特殊的成像机理,SAR图像中的目标特征多变,导致基于SAR图像的目标分类应用进展缓慢。机载SAR因其实时、便捷的部署和使用方式得到了快速发展,基于机载SAR图像的海面船只检测分类,特别是实时检测分类应用近年来需求强烈。为此,针对SAR海面船只实时检测分类应用问题,探讨和构建了一种基于机载SAR图像的海面船只实时检测分类系统构架,论述了系统构架在工程应用中的关键流程、方法并进行了初步试验验证,结合当前人工智能技术的发展趋势,对其日后的发展趋势进行了展望。

摘要： 针对传统稀疏特征增强的方式仅能完成对目标场景中特显点的增强,对复杂的目标结构特征无能为力的问题,考虑目标细节特征的复杂性,提出方向性结构全变分(directional total structure variation, DTSV)正则子进行结构先验表征,实现对成像目标复杂结构特征任意梯度变化的拟合,进而实现对结构特征的高精度正则优化处理。首先,在交替方向多乘子方法(alternating direction method of multipliers, ADMM)的协同优化框架下实现DTSV正则优化求解(DTSV-ADMM),利用该框架提供的对偶上升思想可有效提升迭代优化算法的收敛性能。其次,基于ADMM框架提供的多变量"分解-调和"机理,通过建立分裂变量组可以实现多个正则项的协同优化增强。然后,进一步引入?;范数对成像目标稀疏特征进行表征,并在协同优化框架下实现对方向性结构特征和稀疏特征的稳健计算,有效减小多特征优化存在的"误差传播"问题。最后,通过近端算子对特征进行解析计算,获得对应特征的闭合解析解,进一步提升算法运算稳健性和计算效率。实验证明了所提算法相比传统方法的优越性。

摘要： 针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像目标复杂结构特征难以精准提取的问题,设计复数兼容的多通道结构张量全变分(structure tensor total variation,STV)正则先验表征函数,进而提出面向SAR目标结构特征增强的复数兼容-STV(complex value compatible-STV,CV-STV)优化算法。所提算法的结构先验函数设计涵盖实部/虚部两个通道的结构张量,能适应SAR复成像数据特征并解析推导得到其近端算子,进而简化求解问题的模型复杂度。同时,将CV-STV正则优化算法引入稀疏驱动先验,借助交替方向多乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)多任务优化框架实现目标散射点多特征的联合表征与增强。实验部分分别应用SAR仿真与实测数据对所提CV-STV正则优化算法进行有效性验证;同时利用相变分析实验对比传统特征增强算法,验证了所提算法的优越性。

摘要： 高分三号具备聚束、全极化条带、波模式等12种成像模式。PolSARpro是欧空局支持下的一款极化SAR图像处理的开源软件,为了方便利用该软件处理高分三号数据,本文提出了一种按照PolSARpro软件的数据格式要求进行快速转换的算法,将高分三号极化数据快速精确转化为复数散射矩阵S2数据格式,通过KingMap V7.0平台实现了算法并在实际数据中进行测试,验证了算法的可行性和正确性。

摘要： 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的射频干扰(Radio Frequency Interference,RFI)抑制是其成像的关键技术,对接收信号进行RFI抑制可以有效地避免射频干扰对图像成像造成的影响.研究了一种基于频率跳变簇(Frequency Jump Burst,FJB)波形技术的射频干扰抑制方法,首先分析了FJB方法的基本原理,然后分析了此方法对信号频谱和脉冲距离向压缩结果的影响,对子脉冲所处频域位置不同时对信号距离向分辨率和旁瓣比的影响进行了仿真验证.

摘要： 圆周扫描地基合成孔径雷达(ground-based synthetic aperture radar,GBSAR)是一种新型三维成像GBSAR.但是,它的频谱中空特性和较小的相位中心旋转半径导致了其在与距离向正交的等距离曲面上较高的三维旁瓣.为了有效地抑制圆周扫描GBSAR的三维旁瓣,提出一种基于圆周扫描GBSAR的点扩展函数(point spread function,PSF)的多相位中心旁瓣抑制方法.圆周扫描GBSAR的三维PSF表达式在文中被推导,并用于分析圆周扫描GBSAR的三维旁瓣分布.根据三维PSF可知,圆周扫描GBSAR的三维旁瓣主要集中在距离向和与距离向正交的等距离曲面上.通过相变图分析可以计算出使等距离曲面上三维旁瓣最低的最优频谱分布,利用此频谱分布所对应的最优相位中心分布可以有效地抑制圆周扫描GBSAR的三维高旁瓣.仿真验证了提出方法的可行性.

摘要： 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)船只目标样本少,传统协同表示分类方法的性能会急剧下降,因此提出了基于K近邻字典的多任务协同表示分类方法.该方法利用K近邻算法对字典进行选择,然后利用多任务协同表示进行目标识别.该算法不仅利用了多种特征进行识别,而且还大大减少了与测试样本无关的样本的干扰,从而有效提高识别性能.利用TerraSAR数据库进行实验,结果表明该方法有效且优于许多方法.

摘要： 若将合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)海洋舰船目标监视理解为一种观测或者测量,那么降低误差的方式主要有两种,即提高观测仪器的精度以及增加观测的次数.传统SAR成像模式短时间内只能单次观测成像区域,主要通过改善仪器的精度来提高监视性能.然而,复杂动态的海面决定了这种方式无法消除偶然误差引起的虚警和漏检.本文提出一种新型SAR成像模式,其可以通过连续重复独立观测成像区域来提高海洋舰船目标监视性能.本文首先通过比较新型和传统模式的成像几何,表明了该模式在现有技术框架内是可行的,并且优于传统模式;然后,针对该模式的特点,阐明了其在海洋舰船目标协同检测、抗干扰及特征增强、朝向及速度估计等方面的关键技术和潜在应用;最后,通过部分真实案例说明了该模式将可以有效提升海洋舰船目标监视性能.随着海洋监视需求的提高,本文研究对突破SAR舰船目标监视能力将具有重要意义.

摘要： 低频段星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)受电离层闪烁效应影响严重,容易造成SAR图像散焦甚至无法聚焦.为此,本文围绕低频段星载SAR电离层闪烁效应补偿问题,首先分析了闪烁相位估计中平滑窗尺寸选择对闪烁补偿的影响;其次,基于最小均方估计原理,提出了一种最优平滑窗选取方法,并在此基础上,提出了相应的闪烁效应优化补偿方法,可实现闪烁相位的最优估计.最后,结合ALOS-2数据和闪烁相位屏仿真数据,开展了闪烁效应补偿仿真实验,实验结果验证了本文所提方法的有效性.

摘要： 在合成孔径雷达(SAR)观测区域中,大量强点目标引起的高旁瓣会覆盖四周的弱目标的主瓣电平,导致弱目标信息无法提取,从而影响SAR图像解译工作.常规的频域加窗经过将SAR图像数据变换到频域,然后在频域通过窗函数来进行幅度加权,但会导致有效信号带宽变窄和主瓣展宽,将会严重影响SAR图像分辨率.为了解决此问题,本文提出了一种基于自回归(AR)模型SAR图像旁瓣抑制方法,通过前向预测器和后向预测器进行频谱外推,以拓展带宽长度恢复图像分辨率.相比传统的频域加窗法,本文增加了线性预测部分,使频谱得以拓展,在抑制高旁瓣的同时保留SAR图像的分辨率.最后,利用计算机仿真实验验证了该方法的有效性.

摘要： 为提高利用SAR(Synthetic Aperture Radar)图像进行舰船检测的准确性,降低复杂陆地区域对舰船检测的干扰,提出一种基于Mask R-CNN网络实例分割的SAR图像舰船检测技术.应用Mask R-CNN实例分割网络,获得SAR图像中陆地和船的初始位置信息,远洋船舶一般能实现较准确的检测,靠岸船舶常受到接泊陆地区域的干扰,易发生虚警和漏检,为了进一步提升靠岸船检测的准确性,进行结合陆地及船舶初始检测位置的虚警剔除和靠岸船寻回.在公开高分辨率SAR舰船检测数据集-1.0和自制难例数据集上实验显示,该方法较传统的恒虚警率检测方法和深度学习中回归框检测方法,能够实现较高准确性.

摘要： 为提高利用SAR(Synthetic Aperture Radar)图像进行舰船检测的准确性,降低复杂陆地区域对舰船检测的干扰,提出一种基于Mask R-CNN网络实例分割的SAR图像舰船检测技术.应用Mask R-CNN实例分割网络,获得SAR图像中陆地和船的初始位置信息,远洋船舶一般能实现较准确的检测,靠岸船舶常受到接泊陆地区域的干扰,易发生虚警和漏检,为了进一步提升靠岸船检测的准确性,进行结合陆地及船舶初始检测位置的虚警剔除和靠岸船寻回.在公开高分辨率SAR舰船检测数据集-1.0和自制难例数据集上实验显示,该方法较传统的恒虚警率检测方法和深度学习中回归框检测方法,能够实现较高准确性.

摘要： 为提高利用SAR(Synthetic Aperture Radar)图像进行舰船检测的准确性,降低复杂陆地区域对舰船检测的干扰,提出一种基于Mask R-CNN网络实例分割的SAR图像舰船检测技术.应用Mask R-CNN实例分割网络,获得SAR图像中陆地和船的初始位置信息,远洋船舶一般能实现较准确的检测,靠岸船舶常受到接泊陆地区域的干扰,易发生虚警和漏检,为了进一步提升靠岸船检测的准确性,进行结合陆地及船舶初始检测位置的虚警剔除和靠岸船寻回.在公开高分辨率SAR舰船检测数据集-1.0和自制难例数据集上实验显示,该方法较传统的恒虚警率检测方法和深度学习中回归框检测方法,能够实现较高准确性.

摘要： 为提高利用SAR(Synthetic Aperture Radar)图像进行舰船检测的准确性,降低复杂陆地区域对舰船检测的干扰,提出一种基于Mask R-CNN网络实例分割的SAR图像舰船检测技术.应用Mask R-CNN实例分割网络,获得SAR图像中陆地和船的初始位置信息,远洋船舶一般能实现较准确的检测,靠岸船舶常受到接泊陆地区域的干扰,易发生虚警和漏检,为了进一步提升靠岸船检测的准确性,进行结合陆地及船舶初始检测位置的虚警剔除和靠岸船寻回.在公开高分辨率SAR舰船检测数据集-1.0和自制难例数据集上实验显示,该方法较传统的恒虚警率检测方法和深度学习中回归框检测方法,能够实现较高准确性.

摘要： 本发明涉及一种基于重叠子孔径的光电协同合成孔径雷达成像处理方法，包括以下步骤：1)孔径分割：将一个合成孔径内的SAR回波数据沿方位向进行孔径分割，分成多个子孔径数据块后进行相移预处理；2)SAR数据成像处理：采用光学成像模块中的多个空间光调制器将子孔径数据块分别且同时调制到激光光束上，并在光域上并行处理各个子孔径数据块，各路激光光束并行穿过对应的光学成像模块，使得加载在激光光束上的多个子孔径数据块同时完成成像处理，获得多幅低分辨率的SAR图像；3)孔径合成：将多幅低分辨率的SAR图像在光域上合成最终的高分辨率SAR图像。与现有技术相比，本发明具有高分辨率实时成像，并行光学处理等优点。

摘要： 本发明属于雷达成像技术领域，具体涉及一种用于曲线合成孔径雷达的子孔径划分方法。本发明兼顾分辨率匹配和频谱混叠约束来进行子孔径的划分，能够较好的舍弃一些无法成像的采样点，不仅减少了子孔径划分的时间，而且提高了在持续帧成像过程中的成像效果。本发明只涉及对方位向采样点数据的大小判断以及对合成孔径累积角约束的判断，因此，实现也很简单。

摘要： 本发明公开了一种基于稀疏孔径的机动目标逆合成孔径雷达成像方法，本发明的实现步骤是：（1）接收稀疏孔径的逆合成孔径雷达的原始回波数据；（2）距离压缩和包络对齐处理；（3）精确的相位校正；（4）重构稀疏孔径回波信号；（5）快速傅立叶变换实现距离‑多普勒成像。本发明具有在机动目标和稀疏孔径情况下，能够对逆合成孔径雷达ISAR成像处理实现精确的相位补偿和数据重构，获得更聚焦的高质量逆合成孔径雷达ISAR成像结果。

摘要： 本发明提供了一种基于子孔径逼近的线阵三维成像合成孔径雷达快速成像方法，它是针对实际线阵三维成像合成孔径雷达回波中只包含三维空间中稀疏的散射点的回波信号的特点，采用子孔径逼近技术，针对三维空间中某些稀疏目标进行成像处理，从而很好的解决了三维成像合成孔径雷达成像方法运算量大的问题。本发明的优点在于利用较小的运算量实现了线阵三维成像合成孔径雷达。本发明可以应用于合成孔径雷达成像，地球遥感等领域。

摘要： 本发明公开了一种适用于合成孔径雷达前斜视成像处理的扩展非线性变标方法，属于合成孔径雷达的成像技术领域；该方法对合成孔径雷达在前斜视情况下获取的子孔径回波数据首先采用非线性变标方法进行距离向处理，采用三阶模型描述回波信号在距离-多普勒域的相位特性，并补偿距离向调频率的变化，从而实现距离向聚焦；然后采用频谱分析方法进行方位向处理，实现合成孔径雷达前斜视子孔径成像，且成像一致性好，降低了成像处理的计算量。

摘要： 本发明提出了一种地基合成孔径雷达快速实时子孔径成像方法及装置，该方法包括：将待处理的回波信号数据从中央处理器传入图形处理器；根据窗函数对回波信号数据进行逐行加窗，并通过CUFFT函数库对逐行加窗后的回波信号数据进行矩阵行快速傅里叶变换，得到第一信号数据；根据方位向时域和距离频率对第一信号数据进行keystone变换并行化，得到第二信号数据；采用二维网格的索引方式对第二信号数据并行进行方位向加窗，得到目标信号数据；通过线程索引与块索引相结合的方式对目标信号数据进行分块成像并行化，得到目标雷达图像。该方法能够提高雷达成像效率，具备良好的成像效果及实时性。

摘要： 本发明属于雷达成像技术领域，具体涉及一种用于曲线合成孔径雷达的子孔径划分方法。本发明兼顾分辨率匹配和频谱混叠约束来进行子孔径的划分，能够较好的舍弃一些无法成像的采样点，不仅减少了子孔径划分的时间，而且提高了在持续帧成像过程中的成像效果。本发明只涉及对方位向采样点数据的大小判断以及对合成孔径累积角约束的判断，因此，实现也很简单。

摘要： 本发明涉及一种基于重叠子孔径的光电协同合成孔径雷达成像处理方法，包括以下步骤：1)孔径分割：将一个合成孔径内的SAR回波数据沿方位向进行孔径分割，分成多个子孔径数据块后进行相移预处理；2)SAR数据成像处理：采用光学成像模块中的多个空间光调制器将子孔径数据块分别且同时调制到激光光束上，并在光域上并行处理各个子孔径数据块，各路激光光束并行穿过对应的光学成像模块，使得加载在激光光束上的多个子孔径数据块同时完成成像处理，获得多幅低分辨率的SAR图像；3)孔径合成：将多幅低分辨率的SAR图像在光域上合成最终的高分辨率SAR图像。与现有技术相比，本发明具有高分辨率实时成像，并行光学处理等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于稀疏孔径的机动目标逆合成孔径雷达成像方法，本发明的实现步骤是：（1）接收稀疏孔径的逆合成孔径雷达的原始回波数据；（2）距离压缩和包络对齐处理；（3）精确的相位校正；（4）重构稀疏孔径回波信号；（5）快速傅立叶变换实现距离-多普勒成像。本发明具有在机动目标和稀疏孔径情况下，能够对逆合成孔径雷达ISAR成像处理实现精确的相位补偿和数据重构，获得更聚焦的高质量逆合成孔径雷达ISAR成像结果。

摘要： 本发明公开了一种适用于合成孔径雷达前斜视成像处理的扩展非线性变标方法，属于合成孔径雷达的成像技术领域；该方法对合成孔径雷达在前斜视情况下获取的子孔径回波数据首先采用非线性变标方法进行距离向处理，采用三阶模型描述回波信号在距离-多普勒域的相位特性，并补偿距离向调频率的变化，从而实现距离向聚焦；然后采用频谱分析方法进行方位向处理，实现合成孔径雷达前斜视子孔径成像，且成像一致性好，降低了成像处理的计算量。