因高度向分辨能力缺失,地基干涉雷达应用于建筑成像时会发生严重的高度向叠掩现象。层析合成孔径雷达(Tomographic Synthetic Aperture Radar,TomoSAR)技术具备高度向分辨能力,能够实现建筑三维成像。地基层析圆弧扫描合成孔径雷达(Grou...因高度向分辨能力缺失,地基干涉雷达应用于建筑成像时会发生严重的高度向叠掩现象。层析合成孔径雷达(Tomographic Synthetic Aperture Radar,TomoSAR)技术具备高度向分辨能力,能够实现建筑三维成像。地基层析圆弧扫描合成孔径雷达(Ground-based Tomographic Arc-scanning Synthetic Aperture Radar,GB-TomoArcSAR)通过双轴转台控制天线在不同俯仰角度的水平面内进行圆周扫描来获取高度向合成孔径,实现三维层析成像。本文提出了GB-TomoArcSAR的三维点云生成方法,首先构建了适用于高度向弧形采样条件的层析成像几何模型。其次利用基于巴特沃斯滤波器的奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)方法进行谱估计,找出层析谱中的峰值及其对应的峰值位置,构成层析向目标候选集。随后利用自对消顺序广义似然比(Sequential Generalized Likelihood Ratio Test with Cancellation,SGLRTC)检测器估计散射体的数目与位置,通过设置检测门限将真实目标的峰值及对应的峰值位置从候选集中筛选出来。最后采用基于空间几何分布的点云优化方法剔除误差点,生成点云图像。文章通过点目标和面目标的仿真实验,验证了所提方法适用于GB-TomoArcSAR,能够有效解决高度向多散射体目标的叠掩问题;进一步开展了实测数据验证,基于所提方法获取了北京市一处建筑基坑的层析点云,其与实际场景几何特征一致。展开更多
文摘因高度向分辨能力缺失,地基干涉雷达应用于建筑成像时会发生严重的高度向叠掩现象。层析合成孔径雷达(Tomographic Synthetic Aperture Radar,TomoSAR)技术具备高度向分辨能力,能够实现建筑三维成像。地基层析圆弧扫描合成孔径雷达(Ground-based Tomographic Arc-scanning Synthetic Aperture Radar,GB-TomoArcSAR)通过双轴转台控制天线在不同俯仰角度的水平面内进行圆周扫描来获取高度向合成孔径,实现三维层析成像。本文提出了GB-TomoArcSAR的三维点云生成方法,首先构建了适用于高度向弧形采样条件的层析成像几何模型。其次利用基于巴特沃斯滤波器的奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)方法进行谱估计,找出层析谱中的峰值及其对应的峰值位置,构成层析向目标候选集。随后利用自对消顺序广义似然比(Sequential Generalized Likelihood Ratio Test with Cancellation,SGLRTC)检测器估计散射体的数目与位置,通过设置检测门限将真实目标的峰值及对应的峰值位置从候选集中筛选出来。最后采用基于空间几何分布的点云优化方法剔除误差点,生成点云图像。文章通过点目标和面目标的仿真实验,验证了所提方法适用于GB-TomoArcSAR,能够有效解决高度向多散射体目标的叠掩问题;进一步开展了实测数据验证,基于所提方法获取了北京市一处建筑基坑的层析点云,其与实际场景几何特征一致。
文摘星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)在轨处理技术对提升遥感应用效率至关重要,能解决传统模式下星地数传带宽瓶颈和数据处理延迟问题,在军事侦察、灾害应急监测等领域意义重大。然而,现有在轨处理硬件系统在功能覆盖和处理复杂任务能力方面存在不足,大多针对单个处理环节或简单任务进行研究,无法满足复杂星载任务需求。本文设计了一种大规模星载SAR处理系统,以应对这些挑战。该系统支持数据预处理、SAR成像、舰船检测、重聚焦、目标识别、几何矫正等多种操作,具备广域舰船检测和广域舰船识别两种复杂功能。通过提出基于多节点协同重构的星载SAR多任务兼容方法,详细设计了系统硬件方案,包括交互主控板、检测板、成像板、识别板等硬件板卡。交互主控板负责数据输入、预处理和分发;检测板实现目标检测、重聚焦等功能;成像板利用专用片上系统(System on Chip,SoC)芯片进行高速SAR成像;识别板完成虚警剔除和目标识别。同时,针对广域舰船检测和识别功能,分别设计了相应的数据流和流水线。在广域舰船检测中,数据经预处理后分发至各板卡,成像后进行目标检测、虚警剔除、动目标定位和几何矫正;广域舰船识别在检测基础上增加重聚焦环节,以实现精准识别。实验采用模拟信号源仿真星载SAR回波数据,对系统功能和性能进行验证。结果显示,SAR成像功能的分辨率、峰值旁瓣比和积分旁瓣比均满足要求,目标检测发现率达93.7%,虚警密度为2.96个/万平方公里。在处理时效性方面,广域舰船检测和识别任务分别达到1∶2和1∶2.5准实时处理水平。综上,该系统处理质量良好,成像速度出色,为星载SAR大规模在轨处理技术发展提供了借鉴。
