基于Kalman滤波的星载双天线InSAR基线误差估计

星载干涉合成孔径雷达（InSAR）基线的高精度测定是获取地面数字高程信息的关键技术。对双天线InSAR系统,采用光学相机和激光测距仪相结合实时动态测量基线。由于存在仪器误差和几何误差等,为满足干涉基线的确定精度,基于基线测量系统,构建状态方程和测量方程,并结合天线支撑臂模态分析,设计了Kalman滤波器,确定干涉基线的长度和指向。模拟仿真结果显示,该滤波器能够有效地估计干涉基线长度和指向,满足基线确定精度要求。     

基于短基线集技术的矿区开采沉陷监测研究

随着矿产资源的开采规模、范围不断增加,监测矿区开采沉陷显得越来越重要。作为差分干涉测量技术(D-InSAR)的重要分支,短基线技术(Small Baseline Subset,SBAS)理论上能有效地监测城市沉降,但未应用于监测矿区的开采沉陷。它是将多幅SAR影像组合成若干个基线距较短的干涉对并利用奇异值分解(SVD)方法获取形变。本文利用12幅ERS-1/2 SAR影像(1995.4-1998.8)组成20组干涉对,采用短基线技术对江苏某矿区的开采沉陷进行监测。实验表明,短基线技术能较为有效地监测矿区的开采沉陷,但在现阶段尚不能应用于生产工作中。根据本次实验结果,总结出限制短基线技术应用于监测矿区开采沉陷的两大因素。     

IPTA方法在地面沉降监测中的应用

干涉点目标分析(IPTA)技术是一种新兴的In SAR形变测量技术。它克服了常规雷达差分干涉测量(DIn SAR)受失相干因素和大气延迟影响较大的问题。介绍了IPTA方法及处理流程,并对参数迭代估计、基线精化等关键问题进行了阐述。对加利福尼亚州安大略市的39幅ENVISAT ASAR数据进行IPTA处理,提取了2005—2010年间的地面沉降信息并进行了形变分析。结果表明,该方法在大范围地面沉降监测中应用效果良好。     

与欧洲和全球计划相结合的德国大地测量甚长基线干涉测量计划的目的和设想

1、前言当前,甚长基线射电干涉测量(VLBI)方法可算是环球大地测量中除人卫激光测距和激光测月外最精确的方法。在大地测量中应用甚长基线干涉测量技术首先在美国取得了显著的成就:用佳于1分米的精度测定了横贯大陆和洲际距离。借此可以开始用直接长度测量对地球变形和地壳各部分的大面积地壳构造位移进行定量分析研究。此外,可以根据甚长基线干涉测量原理对银河系外射电源系统建立的固定联系,     

星载分布式SAR双频乒乓模式测高精度分析

星载分布式合成孔径雷达(SAR)系统用于干涉测绘,凭借其基线灵活、时间去相关很小的特点得到了快速发展。与传统模式相比,双频乒乓模式能够同时得到两种频率的多幅SAR图像,可以实现更高精度的高程测量。本文首先简单介绍了双频乒乓模式的工作原理,然后深入研究了该模式下SAR干涉对的相位比例关系和相关性,理论上分析了其干涉相位估计精度和对应的测高精度,从而为系统设计和干涉处理方法研究提供理论依据。最后仿真分析结果直观展示了双频乒乓模式相较于传统模式的优越性,由于该模式增加了不同频率的干涉相位数据,干涉相位估计精度和测高精度均显著提升。     

ScanSAR干涉测量中的关键误差影响

ScanSAR模式具有宽观测带和重访时间短的优点,广泛应用于地表形变监测,在监测缓慢形变领域具有宽广的前景。ScanSAR干涉测量与条带干涉一样,降低基线误差和DEM残差影响是其主要瓶颈。本文分析了ScanSAR的成像原理及误差成因,针对Bam地震的ScanSAR干涉图,比较了SRTM3和GDEM在ScanSAR差分干涉中的影响大小,对采用3种不同精度的ENVISAT轨道数据得到的ScanSAR干涉结果进行了比较研究,研究结果可为相关领域提供参考。     

适用于不同基线条件下北斗三频RTK算法研究

针对RTK作业过程中,不同长度基线残余误差大小的差异对定位结算的影响,本文分析了短、中、长3种基线条件下的主要误差来源及其大小,并比较了几种不同的三频RTK结算策略对各项误差的处理能力,提出了分别适用于短、中、长3种不同基线条件的三频RTK算法.对于15 km以内的短基线,采用改进的TCAR算法解算;中基线条件下采用电离层加权模型;对于大于100 km的长基线采用将两个超宽巷相叠加的宽巷组合的WRTK定位.不同长度基线实测数据处理结果表明:3种算法可以实现相应基线条件下的最佳解算效果,在短基线和中基线下实现厘米级定位,长基线则可以实现平面方向误差小于15 cm、高程方向误差小于30 cm的分米级快速定位.     

InSAR基线对干涉图的影响分析

基于InSAR技术的基本原理,在h=0处进行了泰勒级数展开,推导了干涉相位组成。根据干涉相位组成论证了基线对影像相干性、高度灵敏度、平地效应及干涉SAR系统距离分辨率等的影响,利用数据进行了仿真实验,指出了基线长度对干涉图的影响程度,对合理选择干涉像对具有指导意义。     

△DOR深空导航定位技术进展

△DOR是一种基于甚长基线干涉（VLBI）测量的导航定位技术,在系统硬件性能保持不变的情况下,可以通过增大基线长度来提高定位精度,在深空测控领域有很大的应用优势。介绍了△DOR深空导航定位技术的基本原理及国内外发展现状,对△DOR系统的关键技术进行了分析和总结,同时,给出了这一技术有待进一步深入研究的探讨。     

雷达卫星自动成图的精密干涉测量关键技术

本文介绍用于未来自动成图的数字摄影测量智能化新方法之一：精密干涉测量新方法。它采用合成孔径雷达干涉（interferometric SAR,InSAR）技术获取极高精度的地形信息,现已成为最有效的全球测图手段之一。本文提出了面向全球测图的精密干涉测量系统技术,其中包含测量检校技术、数据处理技术及数据后处理技术。首先,需采用定标设备对几何及干涉参数进行测量检校,主要包括方位向时间延迟、距离向时间延迟、大气延迟及基线误差等。其次,需采用检校参数进行干涉数据处理,获取高精度DEM数据,干涉数据处理的关键技术包括相位初值确定方法等。最后,采用区域网平差、长短基线组合及升降轨融合等后处理技术完成全球DEM数据的生产和精度的逐步提升。本文采用6景覆盖陕西地区的TanDEM-X数据进行了数据处理及后处理试验,并获取了山地区域高程精度为5.07 m,低相干面积为0.8 km²的DEM数据,这为我国1∶50 000乃至1∶25 000比例尺全球测图提供了技术参考。     

超短基线多信标约束的深海动态定位方法探讨

深海长航时高精度定位是水下测量载体开展海洋测量的前提,超短基线系统是将声学基阵集成到一个换能器中,通过对声学信标的测距测向实现定位,体现出极大的灵活性与便利性。为进一步提升超短基线系统的定位精度和可靠性,在超短基线多信标同步定位技术得到长足发展的背景下,提出了超短基线多信标约束定位方法的概念,并根据多信标约束模式（测距约束、测距测向约束）、信标基阵构建模式（固定基线、动态基线）等不同情况进行了探讨。超短基线多信标约束的深海动态定位实验表明,在超短基线单信标定位精度为深度的2‰的情况下,多信标固定基线测距测向约束定位精度可提升至深度的1‰,入射角度、基线长度以及动态基线测距精度等是影响多信标约束定位的重要因素。超短基线多信标约束的多种定位模式体现出切实的可行性和良好的适应性,在深海定位技术发展中拥有广阔的应用前景。     

天宫二号近天底角交轨干涉SAR的海洋涡旋探测

海洋涡旋是海洋科学研究的一个重要分支，在海洋热循环中起着重要的作用。传统的卫星高度计通常能够探测到水平尺度超过100 km的中尺度涡旋，但是由于其分辨率较为粗糙，对于1—100 km的亚中、小尺度涡旋难以探测。天宫二号搭载的三维成像微波高度计（InIRA）是国际上第1个可以用于进行海面高度测量的Ku波段干涉SAR，为观测和研究海洋亚中、小尺度涡旋提供了数据来源。InIRA不仅可以获取海洋涡旋2维SAR图像，同时通过两个天线获取复图像间的干涉相位，能够获取涡旋海表面高度异常，为海洋涡旋的探测研究提供了新的可能。本文基于天宫二号InIRA数据，开展了海洋涡旋探测的研究，提出一种通过计算涡旋海面相对高度变化实现海洋涡旋探测的方法。通过对InIRA涡旋数据的处理与分析，发现该方法能够实现海洋涡旋的探测，并利用MODIS叶绿素浓度数据和海表温度数据对海洋涡旋探测结果进行了验证。     

雷达干涉测量中基线估计常用方法分析

基线是合成孔径雷达干涉测量中的一个重要参数,其长度与倾角的微小变化都会引起地形高度的误差,因此,基线估计是InSAR数据处理中至关重要的环节。针对当前InSAR基线估计中存在的诸多问题,本文先推导了基线与InSAR定位误差的关系,进而分析了研究基线估计的必要性,总结了当前基线估计的常用方法,指出了各类方法的优缺点及适用性,最后,基于基线估计的技术难点,探讨了其相关研究热点与发展趋势。     

宽刈幅多光谱影像正射纠正技术研究

宽刈幅多光谱遥感数据已经成为重要的数据源。如何使用商业遥感图像处理软件快速完成宽刈幅多光谱影像的正射纠正,得到了广泛关注。以北京一号小卫星多光谱影像为例,探讨了宽刈幅遥感影像正射纠正的技术方法,同时对比试验了基于通用推扫式模型(Generic Pushbroom Model,GPM)和有理函数模型(Rational Function Model,RFM)下正射纠正产品几何精度的影响因素。     

月基SAR重复轨道干涉测量时-空基线分析

本文根据地-月相对运动特征，建立了月基重轨InSAR观测几何模型，使用NASA/JPL高精度DE430月球星历数据，计算了月基SAR的重访时间以及对应的空间基线。结果表明：月基SAR的重返周期约24.8 h；由于月球南北向速度发生周期性变化，月基重轨InSAR垂直基线长度会随重访次数产生较大变化，且基线长度近似呈现1恒星月周期变化特征。在空间基线约束下，本文进一步分析了月基重轨InSAR时-空基线特征，研究发现：①在确定的初始观测条件下，只能在特定的时间基线上实现月基重轨InSAR观测，并且初始观测时间不同，可实现月基重轨InSAR观测的时间基线也不同；②不同的时间基线可形成干涉组合个数不同，约50%的干涉组合个数对应的时间基线接近1恒星月及其整数倍；不同的观测位置可形成干涉组合个数不同，约80%的干涉组合个数发生在月球赤纬大于10°区域。因此，月基重轨InSAR观测数据获取计划的设计应综合考虑时间基线、空间基线以及初始观测时间等因素。     

基于短基线集InSAR技术监测北京地区地表形变

短基线集差分干涉测量(SBAS-InSAR)技术是在传统DInSAR技术基础上发展起来的一种更高精度的长时序变形监测方法,可有效地克服传统DInSAR在微小形变监测中受时空去相干以及大气效应等因素的影响,已成为当前InSAR技术的研究热点.本文利用ENVISAT ASAR传感器获取的22幅C波段影像数据,基于短基线集差分干涉测量技术对北京地区地表沉降进行监测,获取每个观测时刻的形变累积量,得到研究区的形变序列图,进而分析了该区域地表沉降特征,结合地质环境监测成果,初步讨论了2003至2010年间北京地区区域地表沉降成因.     

基于短基线集技术的城市地表沉降监测研究

通过对合成孔径雷达干涉测量的去相干分析,提出了基于短基线集（SBAS）技术进行地表形变监测的方法。该方法能够克服DInSAR易受时间、基线去相干等因素的影响,通过对短时-空基线组合的影像对进行干涉处理以提取高相干点,利用大气延时相位与相位噪声在频域不同特性以达到二者分离的目的,最终获取监测区域长时间缓慢地表形变的演变规律。本文利用2007-2011年16景南京地区ALOS数据进行了短基线差分干涉试验,并通过实测水准数据进行了对比,结果表明该技术能够较准确地反演出地表的形变场及累积形变量。     

中海达iTrack系列水声定位系统的应用

正一、前言水声定位系统是利用声学信号对水下目标进行定位的系统。水声定位系统主要是对局部区域的水下目标进行精确定位及导航。根据测量基线的长度不同,水声定位系统分为超短基线(USBL/SSBL)、短基线(SBL)和长基线(LBL)3种方式。目前,国内市场上主要采用国外的水声定位系统,主要的生产厂商有:法国IXSEA、挪威Kongsberg、英国Sonardyne、澳大利亚Nautronix、美国     

PS-InSAR技术地面沉降研究与展望

近年来,合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术在许多领域取得了良好的应用成果,但D-In-SAR确受时间失相干因素影响很大,同时大气效应也会影响D-InSAR的测量精度。1999年Ferrettit提出了永久散射体技术(Perm anent Scatterer,PS),它通过识别SAR图像中的永久散射体,消除大气影响,充分利用长基线距的干涉图像对,最大限度地提高数据的利用率,能取得毫米级的地表形变测量精度,因而大大增强了干涉测量的环境适应能力及其精度。本文着重介绍了PS技术原理,对其与D-InSAR相互关系进行了讨论,最后在地面沉降监测等领域开展这项研究潜力进行了展望。     

利用最优插值法改正宽刈幅高度计对流层湿延迟

宽刈幅高度计仅在星下点携带微波辐射计,使得两侧刈幅内的对流层湿延迟只能采用水汽模型改正或采用星下点实测值替代,导致改正精度较低。提出了使用最优插值法融合星下点辐射计实测的对流层湿延迟改正值,提升两侧刈幅内的改正精度,并以SWOT(surface water and ocean topography)卫星宽刈幅高度计进行了验证。在刈幅内,采用ERA5(ECMWF reanalysis 5th generation)水汽数据计算湿延迟改正时,最优插值法融合改进后的残余湿延迟误差较采用星下点实测值替代方法减小约40%;采用辐射计实测湿延迟波数谱模拟计算湿延迟改正时,最优插值法融合改进后的残余湿延迟误差较采用星下点实测值替代方法在各纬度区域均减小达80%。在水汽变化剧烈的情况下,最优插值法的改进效果远优于星下点实测值替代的效果。