一种基于地形驻点分割的多通道SAR三维重建方法 被引量：5

1

作者 张福博 梁兴东 吴一戎 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期2287-2293,共7页

多通道SAR具有高度向分辨能力,能够实现叠掩场景的3维重建,但是由于其基线长度有限,利用现有方法进行重建所得高程定位精度往往较差,而且由于叠掩区域散射系数起伏较大,重建结果中存在较多的漏检。针对以上问题,该文提出一种基于地形驻... 多通道SAR具有高度向分辨能力,能够实现叠掩场景的3维重建,但是由于其基线长度有限,利用现有方法进行重建所得高程定位精度往往较差,而且由于叠掩区域散射系数起伏较大,重建结果中存在较多的漏检。针对以上问题,该文提出一种基于地形驻点分割的多通道SAR 3维重建方法,首先通过层析获得场景3维分布的草图,之后通过地形驻点定位及以地形驻点为门限的分割得到不叠掩的数据,最后利用干涉信号处理实现场景的3维重建。该方法结合了多通道SAR的高度向分辨能力和干涉信号处理的高精度,能够更加稳定、精确地实现叠掩场景的3维重建,基于实际场景缩比模型的仿真实验结果验证了该文算法的有效性。 展开更多

关键词 多通道SAR 叠掩 3维重建 干涉 地形驻点

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基于频域最小二乘APES的非均匀多基线SAR层析成像算法 被引量：6

2

作者 张福博 刘梅 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期1568-1573,共6页

基于非均匀立体构型多基线SAR的层析成像主要存在两个难题,一是混合基线引起的二次相位误差问题,二是非均匀基线引起的散焦问题。针对二次相位误差问题,该文首次分析并推导了多基线SAR各方向基线对不同位置散射点干涉相位的影响,并根据... 基于非均匀立体构型多基线SAR的层析成像主要存在两个难题,一是混合基线引起的二次相位误差问题,二是非均匀基线引起的散焦问题。针对二次相位误差问题,该文首次分析并推导了多基线SAR各方向基线对不同位置散射点干涉相位的影响,并根据它们结构的不同,分别采用相位补偿和变量代换技术进行了修正;针对非均匀基线引起的散焦问题,该文提出了基于信噪比加权的频域最小二乘幅度相位估计(Amplitude and Phase EStimation,APES)算法,实现了非均匀基线情况下的高度维聚焦。仿真数据和ALOS星载SAR实测数据的实验结果验证了该文算法的有效性。 展开更多

关键词 多基线SAR 层析 非均匀基线 混合基线 聚焦

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灾害遥感中SAR三维成像技术的研究与应用 被引量：4

3

作者 梁兴东 卜运成 +2 位作者 张福博 王宇 陈龙永 《太赫兹科学与电子信息学报》 北大核心 2019年第1期46-52,共7页

随着遥感技术的发展及防灾减灾救灾经验的积累,中国在灾害遥感研究与应用服务上取得了丰硕的成果。总结了我国灾害遥感技术的发展,从数据获取方式和成像方法 2方面阐述了合成孔径雷达(SAR)三维成像技术的研究情况,重点介绍了国内外SAR... 随着遥感技术的发展及防灾减灾救灾经验的积累,中国在灾害遥感研究与应用服务上取得了丰硕的成果。总结了我国灾害遥感技术的发展,从数据获取方式和成像方法 2方面阐述了合成孔径雷达(SAR)三维成像技术的研究情况,重点介绍了国内外SAR三维成像技术在灾害遥感中的应用现状及潜力。将SAR三维成像技术广泛用于灾害遥感还需要在系统设计、成像分辨力提升、观测场景建模及可视化、灾害系统理论及灾害遥感信息融合等方面进行重点研究。 展开更多

关键词 自然灾害 遥感 合成孔径雷达 三维成像 应用潜力

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合成孔径雷达三维成像——从层析、阵列到微波视觉 被引量：32

4

作者 丁赤飚 仇晓兰 +3 位作者 徐丰 梁兴东 焦泽坤 张福博 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2019年第6期693-709,共17页

合成孔径雷达3维成像技术可以消除目标和地形在2维图像上产生的严重混叠,显著提升目标识别和3维建模能力,已经成为当前SAR发展的重要趋势。合成孔径雷达3维成像技术经过了数十年的发展,已提出多种技术体制。该文系统性回顾了SAR 3维成... 合成孔径雷达3维成像技术可以消除目标和地形在2维图像上产生的严重混叠,显著提升目标识别和3维建模能力,已经成为当前SAR发展的重要趋势。合成孔径雷达3维成像技术经过了数十年的发展,已提出多种技术体制。该文系统性回顾了SAR 3维成像技术领域的发展过程,深入分析了现有SAR 3维成像技术的特点;指出了SAR回波及图像中蕴含的未被现有技术利用的3维信息,提出“合成孔径雷达微波视觉3维成像”的新概念和新思路,将SAR成像方法与微波散射机制和图像视觉语义有机融合,形成SAR微波视觉3维成像理论与方法,实现高效能、低成本的SAR 3维成像。该文重点阐述了SAR微波视觉3维成像的概念、目标和关键科学问题,并给出了初步的技术途径,为SAR 3维成像提供了新的技术思路。 展开更多

关键词 合成孔径雷达3维成像 阵列干涉 层析SAR SAR微波视觉3维成像

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一种基于OFDM-chirp的雷达通信一体化波形设计与处理方法 被引量：28

5

作者 赵玉振 陈龙永 +2 位作者 张福博 李焱磊 吴一戎 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第3期453-466,共14页

雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。有学者提出利用正交频分复用(OFDM)信号的奇偶载波分别调制雷达与通信功能来实现一体化。但OFDM通信系统一般采用循环前缀(CP)来避免多径效应带来的载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI),这会... 雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。有学者提出利用正交频分复用(OFDM)信号的奇偶载波分别调制雷达与通信功能来实现一体化。但OFDM通信系统一般采用循环前缀(CP)来避免多径效应带来的载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI),这会降低能量利用率,并会形成虚假目标,影响雷达性能;此外,传统的OFDM一体化信号对多普勒比较敏感,微小的多普勒频偏也会带来正交性能的严重下降。该文在此基础上提出了一种新的波形设计和处理方法。该方法利用空白保护间隔替代循环前缀,可以在对抗多径效应的同时避免出现由于循环前缀引入的虚假目标,有效防止载波间干扰和符号间干扰。在信号处理方法上,该文提出利用雷达发射信号的先验信息进行信道估计与补偿多普勒频偏的方法。与传统方法相比,该文方法降低了系统在导频与训练序列等资源上的开销,提升了能量利用率和频谱效率,并且改善了峰值旁瓣比(PSLR)、积分旁瓣比(ISLR)和通信误码率(BER)等指标。仿真实验验证了该文方法的有效性。 展开更多

关键词 雷达通信一体化(JRC) 正交频分复用(OFDM) 多径效应 多普勒频偏 信道估计

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基于机器学习的阵列层析SAR建筑物目标提取方法 被引量：11

6

作者 秦斐 梁兴东 +4 位作者 张福博 陈龙永 乔明 李焱磊 万阳良 《信号处理》 CSCD 北大核心 2019年第2期176-186,共11页

阵列层析SAR通过交轨向布置多个不同高度天线、方位向合成孔径和斜距向大带宽信号,具备三维成像能力,单次航过即可实现观测区域的三维点云获取。受限于阵元数目和基线长度,高程向分辨率较低,同时建筑物区域存在叠掩,在三维重建过程中提... 阵列层析SAR通过交轨向布置多个不同高度天线、方位向合成孔径和斜距向大带宽信号,具备三维成像能力,单次航过即可实现观测区域的三维点云获取。受限于阵元数目和基线长度,高程向分辨率较低,同时建筑物区域存在叠掩,在三维重建过程中提取建筑物目标特征效率较低。针对这个问题,该文提出了一种基于机器学习的建筑物目标识别和提取算法,通过基于多元线性回归的点云分割、基于梯度算子的边缘提取和基于聚类分析的建筑物分区重建,进行建筑物立面、顶面和地面的提取,能够得到较好的立面与地面相交的脚印信息,大大提高了特征提取效率。通过国内首次机载阵列层析SAR实验数据处理结果,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 阵列层析SAR 三维建筑物提取 多元回归 聚类分析 点云

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基于高斯混合聚类的阵列干涉SAR三维成像 被引量：10

7

作者 李杭 梁兴东 +1 位作者 张福博 吴一戎 《雷达学报（中英文）》 CSCD 2017年第6期630-639,共10页

阵列干涉SAR具备高程分辨能力,单次航过即可生成观测场景的3维点云分布,解决叠掩问题。但是,由于阵列干涉SAR阵元数目有限、基线长度较短,高程向分辨率受到限制,加之城区建筑物的叠掩现象,常规方法重建结果定位精度较差,难以提取建筑物... 阵列干涉SAR具备高程分辨能力,单次航过即可生成观测场景的3维点云分布,解决叠掩问题。但是,由于阵列干涉SAR阵元数目有限、基线长度较短,高程向分辨率受到限制,加之城区建筑物的叠掩现象,常规方法重建结果定位精度较差,难以提取建筑物有效特征。针对这个问题,该文提出了一种基于高斯混合聚类的阵列干涉SAR 3维成像方法,首先通过基于压缩感知(Compressive Sensing,CS)的超分辨算法获得场景区域的3维点云分布,然后利用密度估计方法提取出建筑物的散射点,之后使用高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)对建筑物3维点云进行聚类,最后利用系统参数完成各个区域的SAR图像反演,实现建筑物的3维成像。通过国内首次机载阵列干涉SAR实验的实际数据,验证了该文算法的有效性,并获得了真实的建筑物3维成像结果。 展开更多

关键词 3维成像 阵列干涉SAR 叠掩现象 压缩感知 高斯混合模型聚类

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基于空间聚类种子生长算法的阵列干涉SAR点云滤波 被引量：4

8

作者 王松 张福博 +1 位作者 陈龙永 梁兴东 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2018年第3期355-363,共9页

阵列干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)通过在交轨向布置多个天线,结合方位向的合成孔径和斜距向的大带宽信号,具备了3维分辨能力,且多个阵元保证了其在高程向的空间采样,能够解决干涉SAR(Interferometric SAR,InSAR)测... 阵列干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)通过在交轨向布置多个天线,结合方位向的合成孔径和斜距向的大带宽信号,具备了3维分辨能力,且多个阵元保证了其在高程向的空间采样,能够解决干涉SAR(Interferometric SAR,InSAR)测绘中的叠掩问题,实现观测场景的3维成像。但是获得场景区域的3维点云分布中存在较多杂点,高程向误差较大,所以传统的激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)点云滤波方法不适用于阵列干涉SAR点云的滤波处理。针对该问题,该文提出基于空间聚类种子生长算法的阵列干涉SAR点云滤波算法,应用密度和高程双重阈值生成密度-高程图像,通过图像处理手段去除小型杂点,利用空间聚类种子生长算法将植被等从点云数据中去除,完成点云滤波处理。利用国内首次机载阵列干涉SAR实验数据,通过与传统LiDAR滤波方法进行比较,验证了该文算法的有效性,为后续建筑物提取和精细化处理提供保障。 展开更多

关键词 阵列干涉SAR 点云滤波 高程图像 空间聚类种子生长

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基于子空间正交的阵列干涉SAR系统相位中心位置定标方法 被引量：2

9

作者 卜运成 王宇 +3 位作者 张福博 冀广宇 陈龙永 梁兴东 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2018年第3期335-345,共11页

阵列干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统采用距离脉冲压缩、方位合成孔径和高度实孔径的方式,能够获得观测场景的3维SAR图像。在实际系统中多个通道的天线相位中心位置信息通常难以精确获得,如果不进行定标而直接进行... 阵列干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统采用距离脉冲压缩、方位合成孔径和高度实孔径的方式,能够获得观测场景的3维SAR图像。在实际系统中多个通道的天线相位中心位置信息通常难以精确获得,如果不进行定标而直接进行成像处理将会造成高度维成像质量降低。针对天线相位中心位置定标问题,该文分析了天线相位中心位置误差对高度维成像造成的影响,提出了一种基于子空间正交原理的相位中心位置定标方法。该方法利用2维SAR单视复图像中的定标点数据,通过特征值分解得到噪声子空间,利用子空间正交原理同时求解多个通道对应的天线相位中心位置。针对阵列干涉SAR系统应用,该文给出了相位中心位置定标处理流程,最后通过仿真和实际数据处理验证了定标方法的有效性。 展开更多

关键词 3维成像 定标 阵列干涉SAR系统 相位中心位置 子空间正交

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基于多输入多输出合成孔径雷达的二维混合基线抗欺骗干扰方法 被引量：3

10

作者 曾铮 张福博 +2 位作者 陈龙永 卜祥玺 周思言 《雷达学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2019年第1期90-99,共10页

针对距离延时和方位多普勒频率调制两类合成孔径雷达(SAR)欺骗干扰问题,该文提出一种基于多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)的2维混合基线抗欺骗干扰方法。该方法采用基于MIMO-SAR的相位编码方案,使得多通道信号正交,利用多维相位信... 针对距离延时和方位多普勒频率调制两类合成孔径雷达(SAR)欺骗干扰问题,该文提出一种基于多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)的2维混合基线抗欺骗干扰方法。该方法采用基于MIMO-SAR的相位编码方案,使得多通道信号正交,利用多维相位信息识别欺骗干扰,通过相位补偿抑制干扰目标,从而提升雷达抗欺骗干扰能力。该文采用雷达抗干扰改善因子进行定量效果评估,在平台空间受限的条件下,该文方法比传统单发多收系统的雷达抗干扰改善因子提升3倍。仿真实验结果证明了该方法的有效性与正确性。 展开更多

关键词 抗欺骗干扰 多输入多输出合成孔径雷达 相位补偿 雷达抗干扰改善因子

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基于卷积注意力和胶囊网络的SAR少样本目标识别方法 被引量：5

11

作者 霍鑫怡 李焱磊 +2 位作者 陈龙永 张福博 孙巍 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第6期783-792,共10页

合成孔径雷达(SAR)目标识别在军事和民用领域都具有重要的研究价值。但由于SAR数据获取成本高、样本数目少,传统的卷积神经网络提取目标特征的能力不足,准确率低下。提出结合卷积注意力和胶囊网络的分类模型,利用胶囊网络中的多维向量... 合成孔径雷达(SAR)目标识别在军事和民用领域都具有重要的研究价值。但由于SAR数据获取成本高、样本数目少,传统的卷积神经网络提取目标特征的能力不足,准确率低下。提出结合卷积注意力和胶囊网络的分类模型,利用胶囊网络中的多维向量神经元表示目标更多的特征;同时,考虑到少样本情况下目标特征信息缺乏,为提高神经网络的学习效率,对胶囊网络加入注意力机制,通过学习不同特征的重要程度,引导分类网络重点关注对分类结果贡献大的特征,弱化对分类结果贡献小的特征,提高神经网络的学习效率。针对MSTAR数据集和实测车辆数据集的实验结果表明,该算法的准确率高于传统的卷积神经网络和胶囊网络算法。 展开更多

关键词 合成孔径雷达 SAR少样本目标识别 胶囊网络 卷积神经网络 卷积注意力机制 目标检测

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一种基于深度学习的SAR城市建筑区域叠掩精确检测方法 被引量：3

12

作者 田野 丁赤飚 +1 位作者 张福博 石民安 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期441-455,共15页

建筑物叠掩检测在城市三维合成孔径雷达(3D SAR)成像流程中是至关重要的步骤,其不仅影响成像效率,还直接影响最终成像的质量。目前,用于建筑物叠掩检测的算法往往难以提取远距离全局空间特征,也未能充分挖掘多通道SAR数据中关于叠掩的... 建筑物叠掩检测在城市三维合成孔径雷达(3D SAR)成像流程中是至关重要的步骤,其不仅影响成像效率,还直接影响最终成像的质量。目前,用于建筑物叠掩检测的算法往往难以提取远距离全局空间特征,也未能充分挖掘多通道SAR数据中关于叠掩的丰富特征信息,导致现有叠掩检测算法的精确度无法满足城市3D SAR成像的要求。为此,该文结合Vision Transformer (ViT)模型和卷积神经网络(CNN)的优点,提出了一种基于深度学习的SAR城市建筑区域叠掩精确检测方法。ViT模型能够通过自注意力机制有效提取全局特征和远距离特征,同时CNN有着很强的局部特征提取能力。此外,该文所提方法还基于专家知识增加了用于挖掘通道间叠掩特征和干涉相位叠掩特征的模块,提高算法的准确率与鲁棒性,同时也能够有效地减轻模型在小样本数据集上的训练压力。最后在该文构建的机载阵列SAR数据集上测试,实验结果表明,该文所提算法检测准确率达到94%以上,显著高于其他叠掩检测算法。 展开更多

关键词 深度学习 专家知识 3D SAR成像 建筑区域叠掩检测 Vision Transformer模型

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基于几何约束移动最小二乘的TomoSAR山区点云高精度三维重建方法

13

作者 李晓婉 梁兴东 +5 位作者 张福博 刘云龙 李焱磊 郭其昌 万阳良 卜祥玺 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期373-385,共13页

层析合成孔径雷达(TomoSAR)是一种先进的山区三维重建技术手段。然而,TomoSAR点云存在着较强烈的高程向定位误差,给高精度的山区三维重建带来了挑战。针对这个问题,该文提出了一种基于几何约束移动最小二乘(MLS)的高精度TomoSAR山区点... 层析合成孔径雷达(TomoSAR)是一种先进的山区三维重建技术手段。然而,TomoSAR点云存在着较强烈的高程向定位误差,给高精度的山区三维重建带来了挑战。针对这个问题,该文提出了一种基于几何约束移动最小二乘(MLS)的高精度TomoSAR山区点云三维重建方法。该方法不仅具有传统MLS基于局部子空间思想进行复杂曲面结构拟合的优势,还可以充分地利用TomoSAR点云高程随地距单调递增的特点进行重建误差修正。首先,将点云投影到新的方位-地距-高程坐标系。然后,使用所提的基于迭代求解的几何约束MLS进行高程向定位误差修正。最后,通过投影变换得到山区三维重建结果。仿真和实测的机载阵列TomoSAR山区数据以及AW3D30 DSM数据和1:10000 DEM数据,验证了该文方法的有效性,同时表明了机载阵列TomoSAR用于山区高精度三维重建等应用的可行性和优越性。 展开更多

关键词 三维重建 层析合成孔径雷达 点云 山区 几何约束移动最小二乘

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一种基于组稀疏的阵列干涉SAR三维重建方法 被引量：7

14

作者 李杭 梁兴东 +2 位作者 张福博 丁赤飙 吴一戎 《中国科学：信息科学》 CSCD 北大核心 2018年第8期1051-1064,共14页

作为一项先进的技术手段,合成孔径雷达层析技术(Tomo SAR)为解决SAR传感器固有的侧视模式引发的叠掩问题提供了可行性.但是,传统的非参数谱估计方法,比如截断奇异值分解法(TSVD),受限于较低的高程向分辨率,并不能满足实际应用的需要.如... 作为一项先进的技术手段,合成孔径雷达层析技术(Tomo SAR)为解决SAR传感器固有的侧视模式引发的叠掩问题提供了可行性.但是,传统的非参数谱估计方法,比如截断奇异值分解法(TSVD),受限于较低的高程向分辨率,并不能满足实际应用的需要.如今,基于压缩感知的SAR三维成像方法成为了主流,但经典的压缩感知算法比如BP和OMP依然存在着运行效率低、超分辨能力不强、抗干扰能力低下等问题.因此,对于鲁棒性高超分辨能力强的解叠掩算法的需求非常的迫切.本文提出了一种基于组稀疏的阵列干涉SAR三维重建算法,在现有的压缩感知算法的基础上进行了改进,实现了更强的超分辨能力和鲁棒性.针对仿真数据和国内首次机载阵列干涉SAR三维成像实验的数据,本文验证了算法的超分辨性能,并获得了实际的建筑物三维成像结果. 展开更多

关键词 基追踪算法 压缩感知 组稀疏 合成孔径雷达三维成像 阵列干涉SAR

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