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IMPACT OF WIDE-BAND I/Q MODULATION ERRORS IN SAR IMAGING ANALYSIS AND COMPENSATION METHOD RESAERCH

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Journal of Electronics(China) 2013年第3期30卷 222-230页

作者： Qiao Ming Wang Jie zhou liangjiang LI Daojing National Key Lab of Microwave Imaging Technology Institute of Electronics Chinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences

Direct quadrature modulation technology is suitable for wide-band radar signal generation. However, this method has rigorous requirements on amplitude and phase balance of the orthogonal input signals. If the requirements are not satisfied, there would be modulation errors such as image frequency and oscillator leakage that cannot be filtered. The modulation errors will therefore raise the noise floor of the range profile and reduce the dynamic range of the Synthetic Aperture Radar (SAR) image as a whole. In this paper, the wide-band In-phase/Quadrature-phase (I/Q) modulation errors are modeling analyzed, and the influence of wide-band I/Q modulation errors on SAR imaging is discussed. Furthermore, a compensation method of modulation errors is proposed, and the circuit implementation of the radar signal generation and pre-distortion is presented. The experimental results illustrate that the curves of the I/Q amplitude and phase imbalance errors are successfully extracted and the rejection of image frequency improved significantly, thus meets the requirements of the SAR imaging.

关键词： Direct quadrature conversion Amplitude and phase unbalance Oscillator leakage Image frequency suppression Synthetic Aperture Radar (SAR) Interferometric SAR (In SAR)

Geometric constraints based 3D reconstruction method of tomographic SAR for buildings

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Science China(Information Sciences) 2023年第1期66卷 264-276页

作者： Dong HAN Zekun JIAO liangjiang zhou Chibiao DING Yirong WU Aerospace Information Research Institute Chinese Academy of Sciences National Key Laboratory of Microwave Imaging Technology School of Electronic Electrical and Communication Engineering University of Chinese Academy of Sciences

The mainstream methods of tomographic synthetic aperture radar(tomoSAR) 3D reconstruction are usually realized by processing the registered 2D SAR images pixel by pixel without considering the geometric structure of the observed targets. As a class of targets with regular facades, tomo SAR 3D reconstruction of buildings is of important application value nowadays. In this study, to optimize the tomo SAR3D reconstruction results of buildings, we first introduce and analyze the tomo SAR 3D reconstruction theory based on a back projection imaging algorithm and then present a tomo SAR 3D reconstruction method based on geometric constraints. We can accurately extract the building’s facade as the geometric constraints by processing and fusing the point density map and the height map extracted from the spatial distribution of the tomo SAR 3D point cloud. Taking the extracted geometric structure of the building’s facade and signal to noise ratio(SNR) of registered 2D SAR images as prior information, we then impose geometric constraints on tomo SAR sparse 3D reconstruction with an adaptive iterative shrinkage-thresholding algorithm and achieve an optimized tomo SAR 3D reconstruction result. Finally, measured data of a P-band airborne tomo SAR system is used. 3D reconstruction results show that the proposed method outperforms the traditional methods without geometric constraints regarding 3D reconstruction performance, which proves the validity and practicality of our proposed method.

关键词： tomographic SAR 3D reconstruction of buildings geometric constraints back projection compressed sensing

A multicomponent micro-Doppler signal decomposition and parameter estimation method for target recognition

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Science China(Information Sciences) 2019年第2期62卷 230-232页

作者： Chen SONG Yirong WU liangjiang zhou Ruoming LI Jiefang YANG Wei LIANG Chibiao DING National Key Laboratory of Microwave Imaging Technology Institute of Electronics Chinese Academy of Sciences University of Chinese Academy of Sciences

Dear editor,The micro-Doppler modulation caused by the rotors on an unmanned aerial vehicle (UAV) can be employed to recognize the UAV. However, several rotors on a UAV, as well as multiple targets at the same scene, lead to a multicomponent microDoppler signal in the radar echo. Conventional signal decomposition is an important method for extraction of the features from micro-Doppler signals [1], although it is incapable of separating characteristic curves that are overlapping [2]in the time-frequency (TF) plane in the case of multicomponent micro-motion, which can lead to

关键词： UAV Pi PTF

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机载多维度SAR航空观测系统实验初步进展

电子与信息学报 2023年第4期45卷 1243-1253页

作者：周良将汪丙南王亚超朱勇涛焦泽坤宋晨王钟斌韩冬丁赤飚中国科学院空天信息创新研究院北京100190 微波成像技术国家级重点实验室北京100190

随着合成孔径雷达(SAR)技术的发展,从极化、频率、角度和时相等多个维度空间联合观测成为SAR发展的重要趋势,但维度联合观测的系统与实验少有报道。该文概要介绍了机载多维度SAR(MSJosSAR)航空观测系统的能力,归纳总结了该系统的技术特... 详细信息

随着合成孔径雷达(SAR)技术的发展,从极化、频率、角度和时相等多个维度空间联合观测成为SAR发展的重要趋势,但维度联合观测的系统与实验少有报道。该文概要介绍了机载多维度SAR(MSJosSAR)航空观测系统的能力,归纳总结了该系统的技术特点。提出多维度SAR一致性成像方法,实现多波段成像后的配准精度优于1个像元。分析了多波段极化角度特征谱、多方位角层析3维结构重建、多时相相干变化检测等3种SAR多维观测量的初步实验结果,验证了系统的多维观测能力。

关键词：机载SAR 多维度SAR SAR一致性成像 SAR 3维成像相干变化检测

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一种机载SAR数据点目标辐射定标方法

遥感信息 2023年第1期38卷 63-69页

作者：王崇阳王亚超温智磊汪丙南周良将齐鲁空天信息研究院济南250101 中国科学院空天信息创新研究院北京100190

针对机载平台姿态时变造成的天线波束指向不稳定而导致辐射精度下降的问题,提出了一种新的天线方向图定标方法。该方法基于sinc函数模型,考虑了飞机飞行过程中横滚角的影响,能够有效改善飞机姿态不稳导致辐射精度下降的问题。文章根据... 详细信息

针对机载平台姿态时变造成的天线波束指向不稳定而导致辐射精度下降的问题,提出了一种新的天线方向图定标方法。该方法基于sinc函数模型,考虑了飞机飞行过程中横滚角的影响,能够有效改善飞机姿态不稳导致辐射精度下降的问题。文章根据点目标响应能量计算、天线方向图定标和定标常数计算等关键步骤开展辐射定标研究,采用多波段机载SAR系统获取的C波段和X波段SAR数据对该方法的有效性进行了验证。积分法和峰值法的对比分析结果表明,结合本文新的天线方向图模型,积分法得到的相对和绝对辐射精度均优于峰值法,说明积分法提取点目标能量与本文改进的天线方向图模型结合的辐射定标方法能够满足高分辨率机载SAR数据辐射定标处理的要求。

关键词：机载SAR数据辐射定标横滚角天线方向图点目标提取

基于双特征量和NSCT的多波段SAR图像融合算法

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信号处理 2020年第1期36卷 93-101页

作者：宋元强周良将中国科学院空天信息创新研究院北京100190 微波成像技术国家级重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

不同波段的SAR图像进行融合,能够综合不同波段SAR图像的信息,得到包含更多信息的SAR图像。针对传统融合方法不能很好地处理SAR图像中边缘及纹理等细节信息的问题,该文提出一种基于双特征量的在非下采样Contourlet变换域融合的方法。对N... 详细信息

不同波段的SAR图像进行融合,能够综合不同波段SAR图像的信息,得到包含更多信息的SAR图像。针对传统融合方法不能很好地处理SAR图像中边缘及纹理等细节信息的问题,该文提出一种基于双特征量的在非下采样Contourlet变换域融合的方法。对NSCT分解后的高频分量提出了一种基于区域能量和梯度两个特征量,采用平均与选择相结合的规则来计算高频子带系数。实验结果表明,该方法得到的融合图像在客观评价上要优于传统融合方法,这说明该方法在综合了不同波段SAR图像信息的同时能更好地保持细节信息。

关键词：非下采样Contourlet变换 SAR图像融合融合规则

基于时频集中度指标的多旋翼无人机微动特征参数估计方法

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电子与信息学报 2020年第8期42卷 2029-2036页

作者：宋晨周良将吴一戎丁赤飚微波成像技术重点实验室北京100190 中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

无人机旋翼转动产生的微多普勒调制能够反映此类目标的微动特性,准确估计无人机旋翼长度、转动频率对于无人机的检测与识别具有重要意义。该文针对调频连续波体制雷达,提出一种基于时频集中度指标(CTF)的多旋翼无人机微动特征参数估计方... 详细信息

无人机旋翼转动产生的微多普勒调制能够反映此类目标的微动特性,准确估计无人机旋翼长度、转动频率对于无人机的检测与识别具有重要意义。该文针对调频连续波体制雷达,提出一种基于时频集中度指标(CTF)的多旋翼无人机微动特征参数估计方法,推导了无人机旋翼微动特征参数与微多普勒分量信号参数之间的映射关系,在时频旋转域基于时频集中度指标,提高了各微动分量的区分度,相比于传统方法,提高了多分量微多普勒信号的参数估计精度,在低信噪比环境下也具有很好的鲁棒性。通过仿真和实际场景实验验证了方法的有效性。

关键词：目标识别微多普勒时频集中度参数估计

基于自相关-倒谱联合分析的无人机旋翼转动频率估计方法

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电子与信息学报 2019年第2期41卷 255-261页

作者：宋晨周良将吴一戎丁赤飚微波成像技术重点实验室北京100190 中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

准确估计无人机旋翼转动频率对于无人机的检测与识别具有重要意义。该文针对调频连续波雷达的无人机目标回波模型,提出一种自相关-倒谱联合分析的无人机旋翼转动频率估计方法,推导了无人机旋翼转动频率与雷达回波倒谱输出中周期性时延... 详细信息

准确估计无人机旋翼转动频率对于无人机的检测与识别具有重要意义。该文针对调频连续波雷达的无人机目标回波模型,提出一种自相关-倒谱联合分析的无人机旋翼转动频率估计方法,推导了无人机旋翼转动频率与雷达回波倒谱输出中周期性时延的映射关系,通过加权均衡能够更有效地估计多旋翼无人机旋翼转动频率,弥补了传统方法的不足。通过仿真和实际场景实验验证了方法的有效性。

关键词：无人机微多普勒特征提取参数估计自相关-倒谱

基于改进三维后向投影的多圈圆迹SAR相干三维成像方法

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电子与信息学报 2021年第1期43卷 131-137页

作者：韩冬周良将焦泽坤吴一戎中国科学院空天信息创新研究院北京100190 微波成像技术国家级重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

圆迹SAR(CSAR)因其特殊曲线运动轨迹而具备3维成像能力。单圈CSAR理论上可以获得距离方位平面亚波长级的分辨率,但是高程向分辨率却很低。同时,利用后向投影(BP)算法进行CSAR 3维成像的算法复杂度高,成像效率低。该文提出一种基于改进3... 详细信息

圆迹SAR(CSAR)因其特殊曲线运动轨迹而具备3维成像能力。单圈CSAR理论上可以获得距离方位平面亚波长级的分辨率,但是高程向分辨率却很低。同时,利用后向投影(BP)算法进行CSAR 3维成像的算法复杂度高,成像效率低。该文提出一种基于改进3维后向投影的多圈CSAR相干3维成像方法,针对现有成像算法时间复杂度高的问题,提出一种构造几何插值核的CSAR改进3维后向投影算法,可将3维插值操作转化为1维插值操作和距离向量搜索操作,通过多圈CSAR改进3维后向投影成像结果相干积累的方式得到最终3维图像。该文所提方法可有效解决单圈CSAR 3维成像高程向分辨率低的问题,改善3维成像细节,同时能够大幅降低CSAR 3维成像时间。仿真圆锥目标和美国空军实验室GOTCHA数据3维成像结果验证了该文所提方法的有效性。

关键词：圆迹SAR 多圈CSAR 相干3维成像改进3维后向投影算法几何插值核