×
米哈伊尔·吉尔曼;塞米扬五世（Semyon V.Tsynkov）。

合成孔径雷达的跨层自动调焦。 （英语） Zbl 07784239号

SIAM J.成像科学。 16，第4期，2144-2174（2023）.
本文提出了一种减小电离层湍流对SAR空间图像造成的失真的算法。引用作者的话：“在目前的工作中，我们提出了一种新的基于优化的自动聚焦算法，该算法有助于纠正星载SAR图像中湍流引起的失真”。新算法将这些修正的潜力扩展到了传统方法之外。从数学上讲，该SAR处理包括从雷达返回信号重建目标反射率的逆问题的解决方案，以及在雷达通过地球电离层时添加函数以校正杂波。这项重建建议的作者称之为“跨大气层自动聚焦”。为了降低问题的复杂性，我们做了一些似是而非的假设。所分析的场景是反射率仅取决于方位角的场景。通过各种模拟数值实验验证了该方法的性能。分析了几种目标散射点场景。未来将分析无散射点目标的情况。本文的主要部分是对未来有关这一主题的有趣工作的详细介绍。为了强调所分析情况的实际重要性，本文包括三个附录。参考文献清单包含63篇文章。大多数与SAR成像直接相关。超过55人来自2000年以后。
审核人：奥斯卡·布斯托斯（科尔多瓦）

MSC公司：

78M50型 光学和电磁理论中的优化问题
78A46型 光学和电磁理论中的逆问题（包括逆散射）
94A08型 信息与通信理论中的图像处理（压缩、重建等）
85A20型 行星大气
86A10美元 气象学和大气物理学
35卢比60 随机偏微分方程的偏微分方程
60小时40 白噪声理论
第49页第25页 脉冲最优控制问题
11公里45 伪随机数；蒙特卡罗方法

关键词：

合成孔径雷达;电离层;自动对焦;优化

软件：

Matlab公司;优化工具箱;讯号处理工具箱
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{M.Gilman}和\textit{S.V.Tsynkov}，SIAM J.成像科学。16，编号4，2144--2174（2023；Zbl 07784239）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Belcher，D.P.，《电离层对SAR的理论限制》，IET雷达声纳与导航，2（2008），第435-448页，doi:10.1049/IET-rsn:20070188。
[2] Belcher，D.P.和Rogers，N.C.，《电离层对合成孔径雷达影响的理论与模拟》，IET雷达声纳与导航，3（2009），第541-551页，doi:10.1049/IET-rsn.2008.0205。
[3] Blaunstein，N.和Plohotniuc，E.，《电离层与无线电通信和雷达的应用方面》，CRC出版社/Taylor&Francis，佛罗里达州博卡拉顿，2008年。
[4] Brcic，R.、Parizzi，A.、Eineder，M.、Bamler，R.和Meyer，F.，《SAR干涉测量中电离层延迟的估计和补偿》，载于2010年IEEE国际地球科学和遥感研讨会（IGARS'10）论文集，夏威夷檀香山，IEEE，2010年，第2908-2911页。
[5] Brcic，R.、Parizzi，A.、Eineder，M.、Bamler，R.和Meyer，F.，《SAR干涉测量中的电离层效应：对其估算方法的分析和比较》，载于2011年IEEE国际地球科学和遥感研讨会（IGARS'11）论文集，加拿大温哥华，IEEE，2011年，第1497-1500页。
[6] Carbillet，M.和Riccardi，A.，大气扰动相位屏的数值模拟：经典快速傅里叶变换和Zernike方法的新解决方案，应用。《光学》，49（2010），第G47-G52页。
[7] Carrano，C.S.、Groves，K.M.和Caton，R.G.，《模拟电离层闪烁对L波段SAR图像形成的影响》，无线电科学。，47（2012），第1-14页。
[8] Charnotskii，M.，湍流相的稀疏谱模型，J.Optim。Soc.Amer公司。A、 30（2013），第479-488页。
[9] Chen，J.，Xing，M.，Yu，H.，Liang，B.，Peng，J.和Sun，G.-C.，《机载合成孔径雷达的运动补偿/自动聚焦：综述》，IEEE Geosci。《遥感杂志》，10（2021），第185-206页。
[10] Cheney，M.，《合成孔径雷达数学教程》，SIAM Rev.，43（2001），第301-312页，doi:10.1137/S0036144500368859·Zbl 1054.78016号
[11] Cheney，M.和Borden，B.，雷达成像基础，CBMS-NSF区域会议系列。在申请中。数学。79，SIAM，费城，2009，doi:10.1137/1.9780898719291·Zbl 1192.78002号
[12] Colton，D.和Kress，R.，逆声和电磁散射理论，应用。数学。科学。93，第三版，Springer，纽约，2013，doi:10.1007/978-1-4614-4942-3·Zbl 1266.35121号
[13] Cumming，I.G.和Wong，F.H.，《合成孔径雷达数据的数字处理、算法和实现》，Artech House，Boston，2005年。
[14] Dyson，P.、McClure，J.和Hanson，W.，《F区电离层不规则性光谱特征的现场测量》，J.Geophys。Res.，79（1974），第1497-1502页。
[15] Fienup，J.和Miller，J.，通过最大化广义清晰度指标进行像差校正，J.Optim。Soc.Amer公司。A、 20（2003年），第609-620页。
[16] Garnier，J.和Sölna，K.，《色散随机介质中合成孔径雷达的多尺度方法》，《反问题》，29（2013），054006·兹比尔1321.78010
[17] Gilman，M.、Smith，E.和Tsynkov，S.，借助图像配准减少星载合成孔径雷达的电离层畸变，逆向问题，29（2013），054005，doi:10.1088/0266-5611/29/5/054005·Zbl 1306.78002号
[18] Gilman，M.、Smith，E.和Tsynkov，S.，《跨大气层合成孔径成像》，应用。数字。哈蒙。分析。，Birkhäuser/Springer，Cham，Switzerland，2017，doi:10.1007/978-3319-52127-5·Zbl 1375.86001号
[19] Gilman，M.和Tsynkov，S.，通过湍流电离层对SAR成像进行数学分析，摘自《数学在技术和自然科学中的应用：促进数学在技术与自然科学中应用的第九届国际会议——AMiTaNS’17》，Todorov，M.D.编辑，美国物理研究所（AIP），2017年，020003，doi:10.1063/1.5007357。
[20] Gilman，M.和Tsynkov，S.，《雷达干涉测量的数学观点》，《逆概率》。成像，16（2022），第119-152页，doi:10.3934/ipi.2021043·Zbl 1481.78007号
[21] Gilman，M.和Tsynkov，S.，湍流电离层相位屏的垂直自动聚焦，逆问题，39（2023），045001，doi:10.1088/1361-6420/acb8d6·Zbl 1510.94011号
[22] Glindemann，A.、Lane，R.和Dainty，J.，使用Kolmogorov统计模拟时间演化散斑图案，J.Mod。光学。，40（1993年），第2381-2388页。
[23] Gracheva，V.、Kim，J.S.、Prats-Iraola，P.、Scheiber，R.和Rodriguez-Cassola，M.，利用法拉第旋转和自动聚焦对SAR图像中电离层效应的联合估计，IEEE Geosci。遥感快报。，19 (2021), 8018705.
[24] Jakowatz，C.V.、Wahl，D.E.、Eichel，P.H.、Ghiglia，D.C.和Thompson，P.A.，《聚光灯模式合成孔径雷达：信号处理方法》，纽约斯普林格出版社，1996年。
[25] 季毅、余春春、张奎、董振中、张毅和王毅，星载SAR相位梯度自聚焦的电离层相位屏投影方法，IEEE Geosci。遥感快报。，19 (2022), 4504205.
[26] Kim，J.S.、Danklmayer，A.和Papathanassiou，K.，《低频干涉SAR数据中电离层畸变的校正》，收录于2011年IEEE国际地球科学和遥感研讨会论文集（IGARSS'11），IEEE，2011年，第1505-1508页。
[27] Kim，J.S.、Papathanassiou，K.P.、Scheiber，R.和Quegan，S.，纠正电离层闪烁引起的极化SAR数据失真，IEEE Trans。地质科学。《遥感》，53（2015），第6319-6335页。
[28] Klibanov，M.V.和Li，J.，《反问题和Carleman估计——全球唯一性、全球收敛性和实验数据》，德格鲁特，柏林，2021年，doi:10.1515/9783110745481·Zbl 1481.35008号
[29] Knepp，D.L.和Groves，K.M.，《电离层闪烁对合成孔径雷达相位梯度自动聚焦处理的影响》，2013年第七届欧洲天线与传播会议（EuCAP），IEEE，2013，第3664-3667页。
[30] Kolman，J.，《PACE:SAR的自动聚焦算法》，载于IEEE国际雷达会议，IEEE，2005年，第310-314页。
[31] Kragh，T.J.，《三维SAR成像的最小熵自动聚焦》，载于《合成孔径雷达图像十六的算法》，SPIE，2009年，第93-103页。
[32] Levanon，N.和Mozeson，E.，《雷达信号》，John Wiley&Sons，新泽西州霍博肯，2004年。
[33] Li，Y.和O'Young，S.，带状图SAR的Kalman滤波器自律相位梯度自动聚焦，IEEE Trans。地质科学。《遥感》，58（2020），第6298-6308页。
[34] Li，Z.、Quegan，S.、Chen，J.和Rogers，N.C.，补偿BIOMASS P波段SAR数据中电离层相位闪烁的相位梯度自动聚焦性能分析，IEEE Geosci。遥感快报。，12（2015），第1367-1371页。
[35] Liu，K.-H.，Wiesel，A.和Munson，D.C.，基于双线性模型的合成孔径雷达自动调焦，IEEE Trans。图像处理。，21（2012），第2735-2746页·兹比尔1373.94654
[36] Mahalov，A.和McDaniel，A.，《通过非均匀湍流大气的长距离传播：相位屏之外的分析》，Phys。脚本，94（2019），34003。
[37] Makarov，P.A.，基于空间频域分段的二维自动聚焦技术，IEEE Trans。图像处理。，29（2020年），第6006-6016页·Zbl 07586304号
[38] MATLAB全球优化工具箱，The MathWorks，马萨诸塞州纳蒂克，2021年。
[39] MATLAB信号处理工具箱，The MathWorks，马萨诸塞州纳蒂克，2021年。
[40] Mattar，K.E.和Gray，A.L.，减少卫星雷达干涉测量应用中的电离层电子密度误差，加拿大。《遥感杂志》，28（2002），第593-600页。
[41] Meyer，F.J.，低频SAR数据电离层校正的性能要求，IEEE Trans。地质科学。《遥感》，49（2011），第3694-3702页，doi:10.1109/TGRS.2011.2146786。
[42] Meyer，F.J.、Chotoo，K.、Choto，S.D.、Huxtable，B.D.和Carrano，C.S.，《赤道闪烁对L波段SAR图像质量和相位的影响》，IEEE Trans。地质科学。《遥感》，54（2016），第869-880页。
[43] Moreira，A.、Prats-Iraola，P.、Younis，M.、Krieger，G.、Hajnsek，I.和Papathanassiou，K.P.，《合成孔径雷达教程》，IEEE Geosci。《遥感杂志》，第1期（2013年），第6-43页。
[44] Morrison，R.L.、Do，M.N.和Munson，D.C.，《通过清晰度优化实现SAR图像自动聚焦：理论研究》，IEEE Trans。图像处理。，16（2007年），第2309-2321页。
[45] Muller，R.A.和Buffington，A.，通过图像锐化实时校正大气退化的望远镜图像，J.Optim。Soc.Amer.，美国。，64（1974年），第1200-1210页。
[46] Naeh，I.和Katzir，A.，使用稀疏频谱谐波增强实现完美相关相位屏，应用。《光学》，53（2014），第6168-6174页。
[47] Oliver，C.和Quegan，S.，《理解合成孔径雷达图像》，Artech House遥感图书馆，Artech-House，马萨诸塞州波士顿，1998年。
[48] Prats，P.、Reigber，A.和Mallorqui，J.J.，机载SAR干涉图的无插值共注册和相位校正，IEEE Geosci。遥感快报。，1（2004），第188-191页。
[49] Prats，P.、Reigber，A.和Mallorqui，J.J.，《重复通过干涉SAR系统的地形相关运动补偿》，IEEE Geosci。遥感快报。，2（2005），第206-210页。
[50] Reeves，G.、Colvin，T.J.和Locke，J.，《下一步空间天气基准》，IDA Group Report NS GR-10982，科学技术政策研究所国防分析研究所，华盛顿特区，2019年，https://www.ida.org/-/media/feature/publications/n/ne/next-step-space-weather-benchmarks/gr-10982.ashx。
[51] Rino，C.，电离层闪烁的幂律相位屏模型：1。弱散射，无线电科学。，14（1979年），第1135-1145页。
[52] Rino，C.，《闪烁理论及其在遥感中的应用》，John Wiley&Sons，新泽西州霍博肯，2011年。
[53] Rosen，P.A.、Hensley，S.和Chen，C.，《L波段干涉SAR数据中电离层的测量和缓解》，《IEEE国际雷达会议论文集》，弗吉尼亚州阿灵顿，2010年，第1459-1463页。
[54] Scarnati，T.和Gelb，A.，《合成孔径雷达数据的联合成像和二维自动调焦》，J.Compute。物理。，374（2018），第803-821页，doi:10.1016/j.jcp.2018.07.059·兹比尔1416.94020
[55] Secan，J.A.和Bussey，R.M.，《改进的高纬度f区闪烁模型》（wbmod版本13），技术报告，西北研究协会，华盛顿州贝尔维尤，1994年。
[56] Smith，E.M.和Tsynkov，S.V.，用于星载SAR成像的双载波探测，SIAM J.成像科学。，4（2011），第501-542页，doi:10.1137/10078325X·Zbl 1219.78065号
[57] Suppa，M.，《TerraSAR-X图像产品指南》，技术报告，空中客车情报，2015年，https://www.intelligence-airbusds.com/files/pmedia/public/r459_9_20171004_tsxx-airbusds-ma-0009_tsx-productguide_i2.01.pdf。
[58] Tippie，A.E.和Fienup，J.R.，使用清晰度度量对多个平面进行相位误差校正，Opt。莱特。，34（2009），第701-703页。
[59] Tsynkov，S.V.，《关于通过地球电离层的SAR成像》，SIAM J.imaging Sci。，2（2009），第140-182页，doi:10.1137/080721509·Zbl 1175.86012号
[60] Vogel，C.R.，《反问题的计算方法》，SIAM，费城，2002年，doi:10.1137/1.9780898717570·Zbl 1008.65103号
[61] Yeh，K.和Liu，C.，用传播方法诊断电离层等离子体的湍流状态，无线电科学。，12（1977年），第1031-1034页。
[62] Zhang，Y.和Strogatz，S.H.，《带触角的盆地》，《物理学》。修订稿。，127 (2021), 194101.
[63] Zhu，X.X.和Bamler，R.，让我们做时间扭曲：差分SAR层析成像中的多分量非线性运动估计，IEEE Geosci。遥感快报。，8（2011），第735-739页。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。