机载InSAR系统精度分析

结合SAR成像原理,在提出了基于DGPS/IMU数据的机载InSAR系统DEM三维坐标求解的基础上,推导出了基线长度、基线倾角、相位差、雷达天线到地面目标点的距离、雷达天线位置、中心多普勒频率及飞机飞行速度等因素误差对DEM精度的影响公式,分析讨论了机载InSAR系统影响精度的主要因素及系统可实现的性能情况,提出了机载InSAR系统部分设计建议,并使用实际的机载InSAR数据进行了试验。结果表明,本方法结果与实际试验统计的精度基本一致,影响精度的分析结论正确。     

基于卫星编队InSAR系统误差源分析

误差源分析是一个系统产品精度保障的前提条件。介绍了InSAR高程测量的基本原理;根据基本原理,从影响高程测量精度的基线长度、基线倾角、相位差、雷达天线到地面目标点的距离以及雷达天线高度等5个要素着手;依据这5个要素的产生过程,结合基于编队卫星InSAR系统的特点对系统的误差源进行了研究;最后较系统地分析出了影响编队卫星InSAR系统的误差源。     

基于卫星编队InSAR系统误差源分析

误差源分析是一个系统产品精度保障的前提条件.介绍了InSAR高程测量的基本原理;根据基本原理,从影响高程测量精度的基线长度、基线倾角、相位差、雷达天线到地面目标点的距离以及雷达天线高度等5个要素着手;依据这5个要素的产生过程,结合基于编队卫星InSAR系统的特点对系统的误差源进行了研究;最后较系统地分析出了影响编队卫星InSAR系统的误差源.     

星载PALSAR影像几何精度定量评价与误差分析

选择有代表性的星载PALSAR影像,利用Doppler、距离、椭球方程建立其成像模型,对其几何定位精度进行了试验,获得了它的几何系统误差和儿何纠正误差的定量值.根据地面高程误差是影响SAR影像几何纠正精度丰要因素的原理,利用计算机仿真技术定量系统地分析了地面高程误差对其几何纠正精度的影响,获得了地面高程误差对视角的影响、视角误差对影像几何精度的影响以及单位高程误差对影像几何精度的影响等定量结论及影响变化规律,为PALSAR影像的处理与应用提供了科学的依据,更重要的是为SAR影像几何精度分析和误差分析提供了一种新的定量方法.     

基于GCP的星载InSAR系统基线估计算法精度分析

在星载InSAR系统中,基线矢量精度是影响地面绝对高程精度的主要因素之一,对基线进行估计能有效提高地面绝对高程精度。给出基于GCP的基线估计算法,并对算法中影响估计精度的误差源进行分析。通过对误差源误差取值的分析,给出理想情况下基线矢量的估计精度。     

雷达影像几何构像距离-共面方程

几何构像方程是遥感影像摄影测量最基本最重要的公式,简洁性和严密性是其能得到广泛应用的必要条件。本文分析了姿态对侧视雷达影像成像的影响,以传感器位置和姿态(外方位元素)作为定向参数,根据侧视雷达成像的距离和波束中心共面(Range-Coplanarity,R-Cp)条件构建了一种简洁严密的几何构像方程。该方程考虑了姿态参数对雷达影像严密定位的影响,反映了侧视雷达遥感影像的成像几何原理,避开了复杂的成像参数,实现了雷达影像与光学影像严密构像模型定向参数的统一。定位试验精度优于LeberlF模型和KonecnyG模型。该方程的特点表明其在侧视雷达遥感影像的摄影测量领域中有着一定的应用潜力。     

Mini SAR影像的定向参数计算方法分析

首先分析对比了国产小型IMU/GPS组合导航获取的小POS数据特点,因仪器精度有限引起的测量误差无法在成像过程中消除,相位误差导致了Mini SAR影像中部分目标成像出现方位向散焦、模糊,导致目标像点坐标出现误差。将传统定向参数计算方法用于Mini SAR单幅影像定位时,地面控制点数量、像点坐标、定向参数误差向量的限差、地形特征、DEM分辨率及POS数据精度等因素都会影响定位结果。当对定位精度要求不高时,多项式插值POS数据获取的天线相位中心的空间位置、速度比拟合更准确。     

激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及资源三号02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;而后将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

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.     

激光测高数据辅助卫星成像几何模型精化处理

资源三号02星(ZY-3 02)作为资源三号系列的第2颗卫星,于2016年5月30号成功发射,其主要服务于中国空间基础建设等重大工程,星上搭载了中国首个对地观测试验性激光测高载荷。高程精度作为立体测图的重要指标,达到其精度要求的困难程度远大于平面。在借鉴目前较成熟的卫星影像区域网平差理论的基础上,结合近年来激光测高数据精度的大幅提升以及ZY-3 02星激光测高数据的特点,首次提出了激光测高数据辅助卫星立体影像进行成像几何模型精化处理的通用理论。首先,利用传统的区域网平差算法对所处理影像进行高精度连接点匹配处理,并对其进行无约束的自由网平差处理,获得高精度相对精度及不亚于原始成像几何模型的绝对精度;其次,根据激光测高数据3维坐标和精化后参考影像成像几何模型获取激光数据参考影像坐标;然后,将参考影像坐标通过几何模型映射获取目标影像上待匹配影像坐标,通过连接点匹配算法,对待匹配目标影像坐标进行精化获取高精度像方同名点;最后,以同名点作为高程控制进行区域网平差计算,对影像成像几何模型进一步处理,获取高精度补偿参数。通过湖北、青海两测区的试验,以激光测高数据辅助卫星影像几何模型精化精度可分别达到1.97 m、3.23 m,结果表明本文提出的方法可有效提高卫星立体数据测图精度。     

船姿分析及其对多波束测量的影响

根据船体操纵性和耐波性理论，结合船姿实验数据，分析了姿态参数的外界受动因素。考虑船姿对多波束测量的影响，结合多波束测量原理，分析了不同姿态对坐标的影响，给出了相应的坐标计算和误差影响数学模型，最后姿态测量误差对测深的影响，结合IHO测深规定，计算出了不同姿态测量的精度指标；分析了姿态测量误差对条带拼接的影响，并提出了相应的解决方法。     

关于雷达影像干涉测量的若干理论问题

就雷达影像干涉测量的若干理论问题进行了讨论,提出了一种高程解算数学模型,该模型基于相邻两点对于同一天线的相位差,以精确可靠的控制点为出发点,可以不必须及基线估计;提出了将控制点影像坐标与卫星位置参量按成像方程进行平差,以保证相位解缠和高程解算对控制点和卫星位置精度的要求,指出了在此基础上的基线估计方法。     

使用ERS-1/2干涉测量SAR数据生成DEM

干涉合成孔径雷达（ＩＮＳＡＲ）数据已被证明能生产精确的数据高程模型（ＤＥＭ），我们已开发了从单视ＳＡＲ复影像数据自动生成数字高程模型的新软件，基于ＳＡＲ多视强度影像的最小二乘曩像匹配被用于复影像对的配准，达到很高的配准精度（０．０１～０．０５像元精度）。一种新的计算目标点３维坐标（Ｘ，Ｙ，Ｚ）的方程还被提出，卫星轨道，姿态和基线参数以及相位常数被纳入在方程中并被表示了时间的线性函数，利用至少６个地面控制点能够同时估算这些参数，本文还给出了意大利埃特地区ＥＲＳ－１／２ＳＡＲ数据处理结果。     

TDI CCD相机动态成像对几何质量的影响研究

本文通过影像模拟的方法分析动态积分成像对空间TDI CCD相机成像几何质量的影响。首先对卫星固有推扫速度、像移速度与电荷转移速度失配、卫星三轴姿态运动及偏流角误差等4种动态成像因素进行了介绍,建立了4种因素的数学模型;在此基础上提出了空间TDI CCD相机成像模拟方法;最后提出统计单级静态影像和多级动态合成影像配准误差的分布特点评价与4种因素有关的内部几何质量,统计低阶多项式拟合的姿态曲线与实际姿态曲线条件下地面点像方误差的分布特点评价外部几何质量。     

星载分布式InSAR基线定标新方法

为了解决星载分布式干涉合成孔径雷达三维基线的高精度定标问题,提出了一种基线定标新方法。首先,该方法将辅雷达多普勒方程与辅雷达距离改化方程相结合,形成基线定标模型,再基于地面控制点,采用最小二乘迭代解算基线三个轴向误差。与基于辅雷达距离改化方程的基线定标模型相比,该基线定标模型优化了法方程系数矩阵条件数,减小了矩阵的病态程度,提高了定标精度。然后,根据基线定标实际上是利用多个地面控制点交会出基线矢量,以及增大交会角可提高交会精度的原理,给出了控制点布设策略,即在近、远距端两侧布设控制点。与均匀布设控制点方式相比,该方式能显著提高定标精度和稳健性。最后,利用星载分布式干涉合成孔径雷达仿真数据进行基线定标实验,先后开展基于不同控制点数量、不同控制点精度、不同控制点布设策略的基线定标实验。实验结果表明,该方法能实现三维基线高精度定标,对跨轨、顺轨、径向基线的定标精度能达到毫米级,可为星载分布式干涉合成孔径雷达基线定标提供一种新途径。     

一种改进的机载SAR基线估计方法

本文利用地面控制点对机载双天线雷达系统的基线参数进行估计.首先证实了基线长度的精度与控制点斜距差的精度是同数量级的,然后运用最小二乘法解算控制点的斜距差,并通过干涉相位信息和解缠相位信息对斜距相位差进行精化处理,得到精度较高的斜距相位差参加基线的解算.通过实验表明,该方法获得的基线参数精度较高.     

物方多视匹配算法的严密投影辐射线模型

多基线影像匹配技术比单立体影像匹配更好地解决了影像的相似特征、遮挡特征等问题.文章针对线阵影像的几何成像特点,设置传感器成像参数,根据地面铅垂线对应的像点变化关系,推导了物方多视铅垂线匹配算法(MVLL)的“投影辐射线”严密函数表达式,并给出了分析结论.最后分别采用模拟数据与实际遥感影像数据进行了实验分析,结果证明:投影辐射线在局部范围内可近似为直线使用,其误差对最终匹配结果无影响.     

基于有理多项式模型的星载InSAR影像制作数字高程模型的研究

合成孔径雷达干涉测量是一种利用SAR影像复数据的相位信息提取地面三维信息的技术,它通过获取地面目标在两幅SAR影像上的相位差值来解算该点的三维坐标。有理多项式模型作为一种数学意义上的几何模型,独立于传感器和平台,简单且具有通用性,可建立地面任意坐标与影像空间的关系。本文在RFM模型用于替代星载SAR的距离多普勒模型和星载InSAR的干涉相位方程基础上,研究RFM模型应用于星载高分辨率InSAR影像制作DEM的可行性和精度。利用兰州COSMOSkyMed数据和资源三号三线阵数据制作的DEM为参考数据进行试验验证,与资源三号制作的DEM结果相比,RFM模型用于InSAR技术生成的DEM中误差为7.55m。     

基于有理多项式模型的星载高分InSAR影像制作数字高程模型的研究

合成孔径雷达干涉测量是一种利用SAR影像复数据的相位信息提取地面三维信息的技术,它通过获取地面目标在两幅SAR影像上的相位差值来解算该点的三维坐标。有理多项式（RPC,Rational Polynomial Coefficient）模型作为一种数学意义上的几何模型,它独立于传感器和平台,简单且具有通用性,可建立地面任意坐标与影像空间的关系。本文在RPC模型用于替代星载SAR的距离多普勒模型和星载InSAR的干涉相位方程基础上,研究 RPC模型应用于星载高分辨率InSAR影像制作DEM的可行性和精度。利用兰州COSMO-SkyMed数据和资源三号三线阵数据制作的DEM为参考数据进行实验验证,RPC模型用于InSAR技术生成的DEM,中误差为7.55米。     

SAR影像几何校正

SAR影像的几何校正是阻碍其应用的瓶颈问题，目前所用的方法都有其局限性。介绍描述SAR构像几何的坐标系统及距离－多普勒方程，同时，介绍卫星轨道及描述卫星轨道的参数。为提高几何校正的精度，提出一种由几个离散点的值内插整个弧段上卫星状态向量的轨道模拟算法。在此基础上，给出利用DEM进行SAR影像几何校正的方法。该方法以时间参数为自变量，迭代解算距离－多普勒方程，计算DEM中点每一点对应的影像坐标，最后进行了实验与讨论。