卫星编队InSAR基线定标分析

在InSAR数据处理过程中,基线参数是影响干涉处理结果的重要因素.卫星编队InSAR系统中基线值不断变化,需要一种可靠的办法精确测定基线参数.基线定标是获取高精度基线参数的重要手段之一,其方法是通过已知的地面定杯点的坐标,反向求解基线长度、基线倾角、轨道高度等参数.在对基线定标基本内容分析的基础上,通过仿真数据来验证定标点布设方案的可行性,为制定更加合理的在线定标方案提供参考.     

分布式InSAR编队卫星精密绝对和相对轨道确定

低轨卫星编队的精密轨道和基线确定是分布式InSAR卫星系统完成科学任务的重要前提.目前,基于GNSS数据的缩减动力学绝对和相对轨道确定是获得高精度轨道和基线产品的主要手段.本文利用天绘二号编队星载GPS实测数据,采用缩减动力学定轨方法进行编队卫星绝对和相对定轨研究.GPS数据质量分析表明,A星与B星接收机的信号跟踪能力和数据质量基本相当.通过对轨道机动进行常值加速度建模,可以有效消除机动对天绘二号编队绝对和相对定轨的影响.单星绝对定轨结果表明,6 h重叠弧段轨道差值三维(3D)RMS小于1.2 cm,A星和B星绝对轨道的卫星激光测距数据检核残差RMS分别为2.76 cm和2.33 cm.双星相对定轨结果表明,6 h重叠弧段基线差值3D RMS达到0.66 mm,本文基线产品与西安测绘研究所基线产品互比对差值RMS在径向、切向、法向和3D方向分别为0.73、1.11、0.51和1.43 mm.     

星载GPS接收机定位误差对卫星轨道根数的影响分析

在低轨卫星上安装星载GPS接收机、为卫星提供位置速度与轨道参数的应用已越来越广泛。星载接收机实时定位的位置误差和速度误差会对计算出的卫星轨道根数产生影响。本文用模拟数据分析了定位误差对卫星轨道根数的影响。结果表明:速度误差对轨道根数的影响远大于位置误差对轨道根数的影响。     

GEO/IGSO/MEO卫星轨道根数演化分析

本文针对GEO、IGSO、MEO三类卫星,分析了在地球非球形引力影响下的卫星轨道根数变化情况。并采用两年的精密星历反算了GPS卫星的轨道根数长期变化情况,分析了其周年、半年、半月变化的产生原因。对卫星入轨偏差影响进行了分析,得出轨道长半轴入轨偏差是决定卫星实际轨道相对设计轨道演化的重要因素。最后对星座相对结构演化及轨道西移的影响进行了分析。     

基于卫星编队InSAR方位向基线影响分析

基于卫星编队InSAR系统的卫星编队特点,阐述了在卫星飞行方向(方位向)产生基线的原因,提出了由方位向基线所引起的干涉相位改正方法,分析了一般情况下卫星编队InSAR系统的相位改正情况和对InSAR高程测量精度的影响。     

一种基于卫星编队InSAR的基线检测方法

研究的是基于卫星编队InSAR的基线检测技术,利用高精度的地面实验场数据,对高动态、分布式卫星条件下合成孔径雷达系统的InSAR基线参数进行检测。通过分析,提出一种改进的基于基线线性拟合的基线检测方法,并采用ERS真实数据进行基线检测实验,通过比较检查点高程和进行精度分析表明,采用该基线检测方法基线精度有很大提高,具有很高的实际应用价值。     

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24.8h;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。     

基于第二类无奇点根数的改进根数

采用经典Kepler根数描述天体的基本运动方程时,若出现近圆或近赤道情况,将导致一系列的不确定性,即奇点问题。由于导致这类数学奇点的原因是基本根数变量的选择不当,因此有针对性地选择无奇点根数可以解决这一问题。在前人提出的改进的第二类无奇点根数的基础上,给出详细的星历计算和轨道计算推导过程。并且通过摄动运动方程形式分析以及数值计算对改进根数进行了验证。     

CEI确定导航卫星轨道的精度分析

研究了CEI技术在导航卫星中的应用情况,分析了其对三类卫星GEO、IGSO、MEO的定轨精度,并以仿真结果进行了验证。     

InSAR生成DEM中WRF大气校正

利用星载重复轨道合成孔径雷达干涉测量InSAR技术获取数字高程模型(DEM),无法避免大气延迟效应的影响。InSAR大气校正的方法很多,但在DEM获取方面的大气校正研究却非常少见。本文研究星载重轨InSAR生产DEM时利用大气数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model)得到的水汽结果进行大气校正的问题,重点讨论大气校正的策略,包括WRF模式设置和大气校正时机的选择,简要介绍了基于WRF运算结果的大气校正方法。利用Terra SAR-X数据进行实验,检验了所提出方法的有效性,证明了在干涉相位解缠前进行大气校正,比在相位解缠后进行的效果更好。将所提出方法应用于多基线、多波段InSAR干涉结果融合中,实验结果表明大气校正能够有效降低误差,对于相干性较高的地区效果更好。     

InSAR时空基线对DEM精度的影响分析

InSAR是获取全球DEM的重要手段。然而InSAR地形测绘过程中极易受各类干涉要素的影响,其中基线是重要的干涉要素之一。本文采用天津地区40景TerraSAR-X影像构成的780个干涉对,定量分析了时空基线对InSAR地形测绘的影响,试验结果表明,空间基线越大,高程精度越高,两者呈幂函数关系;时间基线越大,高程精度越低,两者呈线性函数关系。因此在地形测绘过程中,应在确保相干性的前提下采用尽量长的空间基线,同时确保足够短的时间基线,消除时间失相干的影响。本文为国产SAR卫星的构型设计提供了技术参考。     

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。     

基于InSAR视角对基线精度的影响分析

干涉合成孔径雷达中存在的基线误差会严重影响高程测量的精度问题。由于地球曲率的存在,地物点参考椭球半径在不同纬度地区与星下点的地球半径存在较大的差异,给出了雷达视角与基线的关系式。从雷达临界视角的角度,给出了临界基线的公式。结果表明在一幅影像图上,用一个点的基线值代替整张影像的基线值所产生的误差会传播到DEM以及形变的结果中。     

利用地面控制点相位残差定权方法减弱InSAR轨道误差相位

两次SAR图像成像时卫星位置的差异导致即使在平坦地区InSAR干涉图上也会有参考面相位存在。由于定轨精度有限,InSAR数据处理过程中需去除轨道误差相位。目前常用的去除轨道误差的方法为基于轨道状态矢量计算出初始基线,再根据地面控制点信息,利用最小二乘算法得到精密基线;或将初始基线对应的参考面相位去除后,再对剩余相位进行快速傅里叶变换或曲面拟合,得到趋势性相位再去除。由于去除参考面相位在去除大气相位和获取形变相位之前,因而基线精密估计的过程中易受到大气相位和形变相位的影响,影响形变解算结果。在实际应用中发现存在干涉图在去除参考面相位后依然有趋势性相位的现象,本文针对此现象考虑大气相位和形变相位影响,提出了利用地面控制点相位残差定权的基线估计方法,提高了估计形变结果的精度,模拟试验和实际应用表明该方法具有一定的有效性和可行性。     

基于区域网平差的InSAR基线估计方法

为有效减少大面积、多套干涉数据基线估计所需的地面控制点数量、降低接边处反演高程的差异,提出考虑干涉相位偏置的InSAR区域网平差基线估计方法。采用中国科学院电子学研究所机载InSAR系统获取的多套干涉数据进行了区域网平差基线估计试验,利用少量地面控制点完成了各套干涉数据的基线估计,减小接边处反演高程的差异,验证该基线估计方法的有效性。     

基于牛顿迭代法的干涉SAR基线估计

根据SAR干涉原理,提出基于牛顿迭代法的干涉SAR基线估计算法,利用1996年4月15日和16日的ERS-1/2C波段的单视复数据,用该算法求得的基线值和用从欧洲空间局(ESA)的有关基线数据库中查到该景干涉雷达数据相应的基线值分别进行去平地相位的实验,证明基于牛顿迭代法的干涉SAR基线估计提取的基线参数比较精确。     

Review on InSAR based displacement monitoring of Indian Himalayas: issues,challenges and possible advanced alternatives

Natural and man-made disasters like earthquakes, landslides, avalanches, unplanned mining are some of the most serious factors responsible for earth surface displacement. These incidences can be harmful for the society due to loss of life and also threatful for future urban development. Therefore, continuous monitoring of disasters in terms of displacements is of fundamental importance in a modern well-organized society to understand its effects on the social and economic fabric. Availability of SAR data has been proved to be an excellent source for estimation of surface displacements with high accuracies. However, in India, SAR interferometry-related displacement measurement has still not gained appreciable momentum. More rigorous research needs to be carried out for the efficient use of this new generation technique. This review article is an attempt to discuss the issues related to SAR-based displacement studies so far conducted on Indian Himalayan region and possible advanced alternatives.     

InSAR填海区地铁沿线地表沉降反演分析

为了更好地监测和掌握深圳填海区地铁工程结束后地铁沿线的地面沉降情况,该文利用TS-InSAR技术和20景2017年8月15日—2019年3月14日的Sentinel-1A SAR数据,借助POD精密定轨星历和ASTER GDEM V2分别去除轨道误差和地形相位,反演了深圳填海区2017—2019年地表沉降时间序列,并在此基础上重点分析了填海区地铁沿线地面沉降的时空演变规律以及地面沉降成因。结果显示,填海区各地铁沿线的地面沉降特征较为明显,最大沉降速率为-17.52 mm/a。其中,宝安中心、前海湾、深圳湾区段地铁沿线的地面沉降趋势较为严重,其地面沉降呈现逐渐增强和扩散趋势。     

多源星载SAR地形干涉测量精度分析

星载InSAR技术具有高效率、高精度获取全球DEM数据及其他增值产品的优势,是地形测绘领域的研究热点。本文综合利用国内外多源星载SAR影像数据,开展地形干涉测量试验及精度对比分析,旨在为全球测绘提供技术参考。现有的X/C/L波段卫星SAR系统,如COSMO-SkyMed、GF-3、ALOS-2获取的干涉数据集,在青海典型复杂地形实验区均成功获取了DEM数据产品。分析结果表明,在3种典型数据源中,基于COSMO-SkyMed干涉测量DEM的精度与细节质量相对较高,GF-3干涉结果次之,ALOS-2数据也实现了较好的地形测图精度。相关结果从侧面论证了国产GF-3数据具备在空间基线合适的条件下获得高精度DEM数据产品的潜力。