“3S”集成技术在合成孔径雷达中的应用研究
|
摘要
本论文以国防“十·五”规划项目为依托，在深入研究了计算机3D图形技术、数据库技术、GPS原理和地理信息系统技术的基础上，设计实现了一个基于OPENGL 3D图形显示的、集成了“3S”数据分析的系统。该系统主要任务是针对地形地物的三维显示情况下地物目标的管理、查询，同时涉及雷达波束的定位、GPS数据的处理，其中在雷达波束定位算法的思路上进行了一些探索，提供了地面目标高度检测的方法，给辅助雷达图像理解提供一个有力的地理背景环境和目标检测的某些功能。
本论文涉及到多方面的技术，包括GPS数据处理、光学RS数据处理、计算机3D图形技术、OPENGL开放式图形接口和地理信息的管理技术。论文共分为5章。第1章阐述了本课题的研究内容及意义，介绍了“3S”集成技术的国内外动向，详细论述了本课题中“3S”集成技术在雷达中的研究目标及研究内容。第2章详细研究了“3S”技术的发展概况、基本原理和在合成孔径雷达中应用的一些特点。第3章具体设计了机载“3S”集成系统在支持合成孔径雷达试验中的系统组成，研究了涉及到的关键技术，试验方案和数据处理。第4章是实现技术研究按照软件的需求分析、功能模块设计、地形三维显示与分析中的关键技术的实现研究，包括地理环境DEM的生成与用于目标检测的开发，有关的功能模块设计。第5章全面地总结了试验方案，软件系统的实现过程以及本系统的特色。
本论文针对建立一个供雷达图像理解和分析的三维真实地理背景系统，在基本原理、数据获取、数据处理、数据管理与分析等方面上，从理论到实践进行了较为深入的研究和探讨，克服了编程量大、功能特殊等诸多困难。实现了一个机载“3S”集成技术系统。本文是在赴海军航空兵及空军作战部队对现役装备进行实际调查及参加SAR在飞机上数据采集试验的基础上形成。
This paper relay on the tenth five-year item of national defense, which design a system with functions of analyzing '3S' data on the base of displaying 3D graph with open graphical library and lucubrating in the computer 3D graphical technology, database technology, principle of global positioning system, and geographical information system. The task of this system is managing and querying the target under the condition of displaying the 3D graph. And at the same time, it can position the radar clutter and process the data of global positioning system. It make some attempt to the algorithm of positioning the radar clutter. We hope it can provide a good geographical background to comprehending the radar image.
This paper include various of technology such as processing the data of global positioning system and remote sensing, the technology of the computer 3D graph, OpenGL and geographical information system. Chapter 1 introduces domestic and overseas situation and developing trend of '3S' technology, and presents the research context and significance. Chapter 2 discuss detailed in the developing and basis of the '3S' technology and some characters of the application of the SAR. Chapter 3 discuss detailed in the trial system, key technology, data processing of the integrated "3S" on the flying carrier. Chapter 4 discussed the software of the integrated "3S", including the requirement, module, display 3D terrain and the key technology. Chapter 5 summarized the process of the trial plan and software and the feature.
This paper lucubrated and discussed the real 3D geographical background system for the SAR image. Including the basic principle, data collection, data processing, data management and data analyzing. We overcome a lot of difficulty and achieve the task finally.
本论文涉及到多方面的技术，包括GPS数据处理、光学RS数据处理、计算机3D图形技术、OPENGL开放式图形接口和地理信息的管理技术。论文共分为5章。第1章阐述了本课题的研究内容及意义，介绍了“3S”集成技术的国内外动向，详细论述了本课题中“3S”集成技术在雷达中的研究目标及研究内容。第2章详细研究了“3S”技术的发展概况、基本原理和在合成孔径雷达中应用的一些特点。第3章具体设计了机载“3S”集成系统在支持合成孔径雷达试验中的系统组成，研究了涉及到的关键技术，试验方案和数据处理。第4章是实现技术研究按照软件的需求分析、功能模块设计、地形三维显示与分析中的关键技术的实现研究，包括地理环境DEM的生成与用于目标检测的开发，有关的功能模块设计。第5章全面地总结了试验方案，软件系统的实现过程以及本系统的特色。
本论文针对建立一个供雷达图像理解和分析的三维真实地理背景系统，在基本原理、数据获取、数据处理、数据管理与分析等方面上，从理论到实践进行了较为深入的研究和探讨，克服了编程量大、功能特殊等诸多困难。实现了一个机载“3S”集成技术系统。本文是在赴海军航空兵及空军作战部队对现役装备进行实际调查及参加SAR在飞机上数据采集试验的基础上形成。
This paper relay on the tenth five-year item of national defense, which design a system with functions of analyzing '3S' data on the base of displaying 3D graph with open graphical library and lucubrating in the computer 3D graphical technology, database technology, principle of global positioning system, and geographical information system. The task of this system is managing and querying the target under the condition of displaying the 3D graph. And at the same time, it can position the radar clutter and process the data of global positioning system. It make some attempt to the algorithm of positioning the radar clutter. We hope it can provide a good geographical background to comprehending the radar image.
This paper include various of technology such as processing the data of global positioning system and remote sensing, the technology of the computer 3D graph, OpenGL and geographical information system. Chapter 1 introduces domestic and overseas situation and developing trend of '3S' technology, and presents the research context and significance. Chapter 2 discuss detailed in the developing and basis of the '3S' technology and some characters of the application of the SAR. Chapter 3 discuss detailed in the trial system, key technology, data processing of the integrated "3S" on the flying carrier. Chapter 4 discussed the software of the integrated "3S", including the requirement, module, display 3D terrain and the key technology. Chapter 5 summarized the process of the trial plan and software and the feature.
This paper lucubrated and discussed the real 3D geographical background system for the SAR image. Including the basic principle, data collection, data processing, data management and data analyzing. We overcome a lot of difficulty and achieve the task finally.
引文
[1] 杜道生．RS、GIS、GPS集成与应用．北京：测绘出版社，1994
[2] 李德仁．RS、GIS、GPS集成与应用．北京：测绘出版社，1995
[3] 董绪荣，张守信，华仲春．GPS／INS组合导航定位及其应用．长沙：国防科技大学出版社，1998．6-8．
[4] 高峰，孙成权．我国“九五”遥感技术应用研究发展战略与对策．地球科学进展，1995．
[5] 龚健雅．当代GIS的若干理论与技术．武汉：武汉测绘科技大学出版社，1999
[6] 朱光等编著．地理信息系统基本原理及应用．北京：测绘出版社，1997
[7] 毋河海．地图数据组织与地图数据库．北京：测绘出版社，1989
[8] Boardman, J. W. Automated spectral unmixing of AVIRIS data using convex geometry concepts: in Summaries. Fourth JPL Airborne Geoscience Workshop, JPL Publication 1993-26, v. 1, p. 11-14
[9] Boardman, J. W., Kruse, F. A., and Green, R. O. Mapping target signatures via partial of AVIIRIS data: in Summaries. Fifth JPL Airbone Earth Science Workshop, JPL Publication 1995-1, v. 1, p. 23-26
[10] 田庆久，董卫东，张良培．成像光谱遥感数据的光谱重建研究．测绘学报，1997，26(1)：52-57 田庆久．
[11] 机载成像光谱遥感器场地外定标规范的初步研究．遥感技术与应用，1999，4(1)：15-19
[12] 张祖勋，张剑清．数字摄影测量学．武汉：武汉测绘科技大学出版社，1997
[13] Sabins, F. E. Jr. Remote Sensing Principles and Interpretation. 1986 W. H. Freeman and Company. NewYork, 449p.
[14] Li Zhaoliang, Becket, F. Feasibility of Land Surface Temperature and Emissivity Determination from AVHRR Data. Remote Sensing Enviroment, 1993, (43): 67-85
[15] 国产GIS基础软件测评专家委员会．积极推动自主权的地理信息系统软件研究与开发．地理信息世界．1996年第二期，25-33
[16] 李德仁．关于地理信息理论的若干思考．武汉测绘科技大学学报，1997(2)
[17] 龚健雅，建立我国的基础地理信息框架．中国测绘，1997(4)
[18] 王丹．我国城市空间数据和GIS应用的现状与前景．工程勘察，2001，(1)：44-46
[19] 龚健雅．地理信息系统基础软件吉奥之星NT版的总体设计思想与关键技术．武汉测绘科技大学学报，1997(3)
[20] 李德仁，龚健雅，边馥芩．GIS的应用．测绘通报．1994年第二期，33-39
[21] 秦志远．利用遥感影象辅助GIS空间数据获取与更新的研究及实践．测绘学报，1999，2
[22] 胡志贵．数字摄影测量系统——基础空间信息生产的解决方案．中国GIS工程与应用通讯，2001，(1)：44-46
[23] 闵祥军，朱永豪，田庆久，王红梅．MAIS成像光谱仪飞行定标和反射率反演．遥感学报．1997，1．1(3)：178-184
[24] 田庆久，董卫东，郑兰芬，童庆禧．地物光谱仪定标实验研究．光谱学与光谱分析，1997，17(6)，113-117
[25] 田庆久，董卫东，郑兰芬，童庆禧，基于地面定标的地物光谱反演方法研究．遥感技术与应用，1997，12(2)：52-57
[26] 田庆久，郑兰芬，童庆禧．基于遥感影象的大气辐射校正与反演率反演方法研究．应用气象学报，1998，9(4)：456-461
[27] 李英成．数字遥感影像地形效应分析及校正．北京测绘，1994(2)
[28] 何瑞栋．GPS航空遥感物探导航和定位测量软件．地矿测绘，1994(4)
[29] 黄声享．GPS动态点定位的研究．测绘信息与工程，1994(3)
[30] 蔡宏祥．起始点位置偏差对精密GPS差分定位影响的研究．中国空间科学技术．1999(1)
[31] [美]伊利·布鲁克纳．雷达技术．北京：国防工业出版社．1984
[32] 张世怿．合成孔径雷达(SAR)图像中的地形地质信息判读．遥感信息．1994(3)
[33] 刘玉贤．利用DEM进行星载SAR影像的几何精纠正．测绘科技动态．1994(3)
[34] 唐伶俐，江平，潘京明，戴昌达．SAR与TH图像复合处理技术的初步研究，遥感信息．1995(4)
[35] 于秀兰，钱国蕙，贾晓光．多光谱和SAR遥感图像融合分类的特征选取．红外和毫米波学报．2000(6)
[36] 陈东，李飚，沈振康．SAR与可见光图像融合算法的研究．系统工程与电子技术．2000(9)
[37] 刘哲，任金昌，李言俊．面向遥感应用的图像融合的原理和方法．航空计算技术．2001(4)
[38] Zhang Z, J. Zhang, M. Liao, and L. Zhang. Automatic Registration of Multi-source Imagery Based on Global Image Matching. PF&RS, 2000, Vol. 66, No. 5,625-629
[39] Luo Ren. C, Kay Michael. Multi-Sensor Integration an Fusion for Intelligent Machines and Syste. Ablex Publishing Corporation, NewJersy, USA 1995.
[40] Bar-Shalom, Y. Tse. E. Tracking in a Cluttered Environment. With Probabilistic Data Association, Automatic, 1975, 11 (9), 451-460
[41] Chen Shu-peng. URBANIZATION PROBLERMS AND URBAN GIS IN CHINA:AN OVERVIEW[A]. Spatial Information Technology Towards 2000 and Beyond[C]. 1998. 19.
[42] Raza Ale, etc. Design and implementation of a tempo-ral GIS for monitoring the urban land use change[A]. Spatial Information Technology Towards 2000 and Be-yond[C]. Geoinformatics98Conference Proceedings Beijing, China 1998.
[43] Ausherman, D.A. Radar Data Processing and Exploitation Facility. The Record of the IEEE 1975 International Radar Conference, pp. 493-498, 21-23 April 1975.
[44] [美]Richard S．Wright，Jr．Michael Sweet．OPENGL超级宝典．北京：人民邮电出版社，2001．
[45] 殷畅．GIS中的地形三维可视化．中国人民解放军信息工程大学硕士学位论文，2001．40-43
[46] 王能超．数值分析简明教程．北京：高等教育出版社．1984．57-65
[2] 李德仁．RS、GIS、GPS集成与应用．北京：测绘出版社，1995
[3] 董绪荣，张守信，华仲春．GPS／INS组合导航定位及其应用．长沙：国防科技大学出版社，1998．6-8．
[4] 高峰，孙成权．我国“九五”遥感技术应用研究发展战略与对策．地球科学进展，1995．
[5] 龚健雅．当代GIS的若干理论与技术．武汉：武汉测绘科技大学出版社，1999
[6] 朱光等编著．地理信息系统基本原理及应用．北京：测绘出版社，1997
[7] 毋河海．地图数据组织与地图数据库．北京：测绘出版社，1989
[8] Boardman, J. W. Automated spectral unmixing of AVIRIS data using convex geometry concepts: in Summaries. Fourth JPL Airborne Geoscience Workshop, JPL Publication 1993-26, v. 1, p. 11-14
[9] Boardman, J. W., Kruse, F. A., and Green, R. O. Mapping target signatures via partial of AVIIRIS data: in Summaries. Fifth JPL Airbone Earth Science Workshop, JPL Publication 1995-1, v. 1, p. 23-26
[10] 田庆久，董卫东，张良培．成像光谱遥感数据的光谱重建研究．测绘学报，1997，26(1)：52-57 田庆久．
[11] 机载成像光谱遥感器场地外定标规范的初步研究．遥感技术与应用，1999，4(1)：15-19
[12] 张祖勋，张剑清．数字摄影测量学．武汉：武汉测绘科技大学出版社，1997
[13] Sabins, F. E. Jr. Remote Sensing Principles and Interpretation. 1986 W. H. Freeman and Company. NewYork, 449p.
[14] Li Zhaoliang, Becket, F. Feasibility of Land Surface Temperature and Emissivity Determination from AVHRR Data. Remote Sensing Enviroment, 1993, (43): 67-85
[15] 国产GIS基础软件测评专家委员会．积极推动自主权的地理信息系统软件研究与开发．地理信息世界．1996年第二期，25-33
[16] 李德仁．关于地理信息理论的若干思考．武汉测绘科技大学学报，1997(2)
[17] 龚健雅，建立我国的基础地理信息框架．中国测绘，1997(4)
[18] 王丹．我国城市空间数据和GIS应用的现状与前景．工程勘察，2001，(1)：44-46
[19] 龚健雅．地理信息系统基础软件吉奥之星NT版的总体设计思想与关键技术．武汉测绘科技大学学报，1997(3)
[20] 李德仁，龚健雅，边馥芩．GIS的应用．测绘通报．1994年第二期，33-39
[21] 秦志远．利用遥感影象辅助GIS空间数据获取与更新的研究及实践．测绘学报，1999，2
[22] 胡志贵．数字摄影测量系统——基础空间信息生产的解决方案．中国GIS工程与应用通讯，2001，(1)：44-46
[23] 闵祥军，朱永豪，田庆久，王红梅．MAIS成像光谱仪飞行定标和反射率反演．遥感学报．1997，1．1(3)：178-184
[24] 田庆久，董卫东，郑兰芬，童庆禧．地物光谱仪定标实验研究．光谱学与光谱分析，1997，17(6)，113-117
[25] 田庆久，董卫东，郑兰芬，童庆禧，基于地面定标的地物光谱反演方法研究．遥感技术与应用，1997，12(2)：52-57
[26] 田庆久，郑兰芬，童庆禧．基于遥感影象的大气辐射校正与反演率反演方法研究．应用气象学报，1998，9(4)：456-461
[27] 李英成．数字遥感影像地形效应分析及校正．北京测绘，1994(2)
[28] 何瑞栋．GPS航空遥感物探导航和定位测量软件．地矿测绘，1994(4)
[29] 黄声享．GPS动态点定位的研究．测绘信息与工程，1994(3)
[30] 蔡宏祥．起始点位置偏差对精密GPS差分定位影响的研究．中国空间科学技术．1999(1)
[31] [美]伊利·布鲁克纳．雷达技术．北京：国防工业出版社．1984
[32] 张世怿．合成孔径雷达(SAR)图像中的地形地质信息判读．遥感信息．1994(3)
[33] 刘玉贤．利用DEM进行星载SAR影像的几何精纠正．测绘科技动态．1994(3)
[34] 唐伶俐，江平，潘京明，戴昌达．SAR与TH图像复合处理技术的初步研究，遥感信息．1995(4)
[35] 于秀兰，钱国蕙，贾晓光．多光谱和SAR遥感图像融合分类的特征选取．红外和毫米波学报．2000(6)
[36] 陈东，李飚，沈振康．SAR与可见光图像融合算法的研究．系统工程与电子技术．2000(9)
[37] 刘哲，任金昌，李言俊．面向遥感应用的图像融合的原理和方法．航空计算技术．2001(4)
[38] Zhang Z, J. Zhang, M. Liao, and L. Zhang. Automatic Registration of Multi-source Imagery Based on Global Image Matching. PF&RS, 2000, Vol. 66, No. 5,625-629
[39] Luo Ren. C, Kay Michael. Multi-Sensor Integration an Fusion for Intelligent Machines and Syste. Ablex Publishing Corporation, NewJersy, USA 1995.
[40] Bar-Shalom, Y. Tse. E. Tracking in a Cluttered Environment. With Probabilistic Data Association, Automatic, 1975, 11 (9), 451-460
[41] Chen Shu-peng. URBANIZATION PROBLERMS AND URBAN GIS IN CHINA:AN OVERVIEW[A]. Spatial Information Technology Towards 2000 and Beyond[C]. 1998. 19.
[42] Raza Ale, etc. Design and implementation of a tempo-ral GIS for monitoring the urban land use change[A]. Spatial Information Technology Towards 2000 and Be-yond[C]. Geoinformatics98Conference Proceedings Beijing, China 1998.
[43] Ausherman, D.A. Radar Data Processing and Exploitation Facility. The Record of the IEEE 1975 International Radar Conference, pp. 493-498, 21-23 April 1975.
[44] [美]Richard S．Wright，Jr．Michael Sweet．OPENGL超级宝典．北京：人民邮电出版社，2001．
[45] 殷畅．GIS中的地形三维可视化．中国人民解放军信息工程大学硕士学位论文，2001．40-43
[46] 王能超．数值分析简明教程．北京：高等教育出版社．1984．57-65