遥感卫星图像特征分析

 一、引言遥感是一门新兴技术,它随着空间技术、传感器、计算机与图像处理技术发展而迅速发展起来．在遥感卫星中,按照传感器的成像原理和工作方式,可以分为主动式和被动式两类．被动式传感器接收目标自身的热辐射或反射太阳辐射,如各种相机、扫描仪、辐射计等,这一类传感器又称之为光学传感器．从传感器的发展过程来看,光学传感器成像技术已比较成熟,其中以美国陆地卫星（Ｌａｎｄｓａｔ）和法国ＳＰＯＴ卫星为典型代表;主动式传感器能向目标发射电磁波,然后接收目标反射的回波,主要指各种形式的雷达,特别是星载合成孔径雷达,其中以欧空局ＥＲＳ卫星和加拿大ＲＡＤＳＡＴ卫星为典型代表．     

SINS/SAR/北斗组合导航系统

针对SINS/SAR/北斗组合导航系统中,图像匹配定位和北斗定位具有一定延迟的问题进行研究.首先,提出了采用曲线拟合的方法解决量测滞后问题.然后,在联邦滤波理论的基础上,研究并给出了一种基于故障检测函数的信息分配新方法.最后,将以上两种方法运用到SINS/SAR/北斗组合导航系统中进行了计算仿真.仿真结果表明:采用曲线拟合的方法和动态调整信息分配系数的方法后,可使系统位置误差由几十米减小为几米,并提高了系统的抗干扰能力.     

基于伪魏格纳分布分解的合成孔径雷达图像目标与阴影分割

在二维魏格纳分布的框架内,针对魏格纳变换的交叉项问题和计算量大的问题,提出了合成孔径雷达图像局部伪魏格纳变换的目标和目标阴影的分割方法.首先,将合成孔径雷达图像进行二维伪魏格纳变换,得到各像素点的二维能量谱图;然后提取各像素点的二维能量谱图对应位置值形成多个不同频段的与原图像同大小的能量谱图;最后,对不同频段的能量谱图采用不同的处理方法后,将各能量谱图相加处理后形成区域标识图像,最终得到原图像的目标和目标阴影分割图像.本文利用该方法对MSTAR切片图像进行了分割试验,并对分割图像与频谱最大值距离或方位分割算法和基于双参量CFAR与隐马尔科夫联合分割算法进行了分割图像对比度对比.实验结果表明,采用本文算法的合成孔径雷达分割图像,对比度明显提高,且保留了目标图像细节.     

三维随机粗糙面与目标复合电磁散射的FDTD方法

用时域有限差分方法(FDTD)研究三维周期性延拓的随机粗糙面与上方目标复合电磁散射.用周期性延拓消除数值计算中截取有限大小粗糙面产生的边缘效应,讨论一个周期单元粗糙面的边长与其相关长度之间的关系.给出在FDTD方法中向粗糙面加载入射波的方法,建立了粗糙面上单个三维目标的复合散射FDTD计算模型.数值结果给出粗糙面与目标散射的近场分布,应用近远场变换得到全方位散射角的双站散射系数.比较了三维与二维散射模型的区别.结果显示当粗糙面上放置目标时,其后向散射显著增强.     

基于PS-InSAR技术的北京地面沉降特征及成因初探

地下水持续超量开采是导致北京地面沉降快速发展的主要原因。目前已形成南北两大沉降中心,在快速沉降区域,地表仍以每年30～60 mm的速度持续发展,对城市基础设施和人员安全造成危害。文中采用永久散射体干涉测量(PS-InSAR)技术获取北京平原区2003年—2009年地面沉降时间序列形变信息;综合气象数据、地下水监测网数据,SAR干涉测量数据和区域基底构造,建立地面沉降综合分析模型,阐明北京地面沉降空间分布特征,并对其成因机制进行初探。研究发现： (1)北京区域地面沉降不均匀性明显,多个沉降漏斗连成一片,沉降量受降雨入渗补给影响较大,表现出季节性波动变化特征;(2)沉降中心与地下水降落漏斗中心并非完全一致,第二承压含水层(底板埋深100～180 m)漏斗区与地面沉降中心在空间展布上较为吻合。(3)地面沉降多发生于粘性土层厚度50～70m地区。(4)地面沉降受区域基底构造控制作用明显,在断裂带两侧形变梯度较大。     

激光陀螺POS惯性数据滤波及时延补偿

激光陀螺作为位置姿态测量系统(POS)的核心传感器,其精度直接决定激光陀螺POS系统精度,围绕机抖激光陀螺信号去噪的需求,基于FIR滤波器建模的方法,设计了FIR数字低通滤波器;针对滤波器导致的信号延迟问题,根据FIR数字滤波器群延迟特性建模,提出了激光陀螺POS数据时延补偿方法。静态实验结果表明,设计的FIR数字低通滤波器降低了激光陀螺抖动噪声功率达80dB。进一步通过飞行实验表明,提出的方法降低了激光陀螺POS系统姿态角误差,与POS/AV510相比航向角误差由0.017°降低到0.01°,俯仰角误差由0.007°降低到0.005°,横滚角误差由0.016°降低到0.005°,满足了机载InSAR对激光陀螺POS精度要求。     

合成孔径雷达反演海面风场变分模型分析

为考察合成孔径雷达反演海面风场变分模型精度,开展了误差分析试验.在背景场误差为极大值条件下分析场误差低于背景场误差,且随背景场风向增大呈周期性变化;在背景场误差逐渐变大条件下分析场误差逐渐增大,误差偏离方向与背景场误差偏离方向一致;在特定背景场条件下与直接反演模型相比,低风速时反演误差略高,中高风速时反演误差明显较低.总体来讲,变分模型误差小于背景场误差,风速反演误差小于1.60 m/s,风向误差小于17.15°.     

合成孔径雷达图像反演海面风向新方法的研究

提出了利用基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法来反演合成孔径雷达图像海面风向的新方法. 首先将高分辨率合成孔径雷达图像去噪、降采样并分割成数个子图像,利用基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法求解所关注子图像每一个点的梯度方向,在此基础上通过带有距离权重的目标函数确定子图像整体强度的梯度方向,该梯度的垂线方向就是所要求解的风向,然后进行模拟试验,在添加误差为10%的随机扰动情况下,分别基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法与基于有限差分的Sobel算子方法来反演风向,结果表明,前者误差为0.7293°,后者误差为13.5069°,最后进行了实例试验,结果显示,Sobel算子方法的部分风向反演结果偏离整体风向明显,而基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法的风向反演结果一致性较好. 将三个船舶报风向与相应位置合成孔径雷达图像的海面风向反演结果进行对比,Sobel算子方法的风向反演结果平均误差在9.0331°,而基于Tikhonov正则化的二维数值微分方法的风向反演结果平均误差仅为1.1148°. 关键词： 合成孔径雷达 海面风向 数值微分 Sobel算子     

一种用于合成孔径雷达图像相干斑抑制的双边滤波参数配置新方法

基于最优折衷假设以及等效视数曲线和边缘保持指数曲线的单调特性, 提出了一种用于合成孔径雷达(SAR) 图像相干斑抑制的双边滤波参数配置新方法. 该方法与传统方法相比, 在计算时间相当的情况下, 灰度值近似方差精度提高一个数量级; 当灰度值近似方差精度相同时, 计算时间减少一个数量级.     

带遗忘因子的H∞滤波在机载SAR运补系统中的应用

针对机载SAR运补系统中使用的DGPS／SINS组合系统Kalman滤波器所遇到的发散问题，提出了带遗忘因子的H∞滤波新方法。通过仿真计算表明：与常规间接反馈校正Kalman滤波器相比，这种方法大大提高了组合导航系统的稳定性和跟踪性。