利用最小二乘的雷达干涉PS相位解缠方法

常规DInSAR技术中,时空失相关及大气延迟等因素的影响限制了相位解缠结果的精度。永久散射体(PS)InSAR方法间接克服了常规雷达干涉中的时空失相关问题,单独对PS这种高相干目标进行相位解缠可以避免失相关噪声对解缠结果的影响。本文在已有相位解缠方法的基础上,提出基于最小二乘的稀疏PS点相位解缠方法,陈述了相应的建模思想及相关数据处理方法;分别基于模拟数据和真实数据(日本ALOS卫星获取的PALSAR L波段数据)对所提方法进行了实验验证。结果表明,该方法能够有效地对PS数据集进行相位解缠。     

基于同伦算法的非线性最小二乘相位解缠

线性加权最小二乘方法进行相位解缠时,采用迭代法求解,收敛速度慢,不容易得到精确解。本文提出非线性相位解缠模型,并采用同伦算法实现非线性最小二乘相位解缠。通过真实数据与线性最小二乘相位解缠算法进行对比实验,验证了该方法是有效的,特别是在有噪声干扰的区域,该方法可以提高相位解缠的精度。     

角反射器差分干涉方法及反距离加权最小费用流相位展开算法

合成孔径雷达差分干涉测量(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,DInSAR)在低相关区由于受时间空间去相关的影响,无法得到有效应用。角反射器DInSAR方法能在长时间段内保持幅度和相位稳定性,可以最大程度地减小去相关的影响。但由于反射器在空间上一般形成不规则稀疏网络分布,在平地相位、高程相位计算及相位展开方法上都带来新的挑战。研究三角反射器的DInSAR技术,重点分析基于不规则离散点的最小费用流相位展开算法。对费用流算法权重的选择,通过分析残差的产生来源,提出以弧所穿越的边长度倒数作为弧费用的权重设置方法,解决费用流算法中具有相同费用路径的选择问题。最后将角反射器DInSAR技术应用于滑坡移动的监测,通过对140d时间段的监测,得到与实测值具有较好一致性的结果。     

基于快速傅立叶变换的最小二乘法解相位模糊

本文叙述了基于严密最小二乘法理论求解相位模糊的方法，采用快速傅立叶变换（FFT）方法求解误差方程，大大简化了误差方程的解答。     

基于预解共轭梯度的相位解缠算法研究

用Matlab实现无权和加权的两种最小二乘相位解缠的算法。采用仿真及真实数据,通过定性和定量的方法比较分析这两种算法。试验结果表明,预解共轭梯度最小二乘相位解缠算法在噪声相位可以取得较好的解缠效果。     

基于点相位改正的机载干涉SAR定标算法

干涉参数定标对于利用机载双天线合成孔径雷达干涉测量获取大面积高精度的数字高程模型具有重要意义。本文在敏感度方程模型的基础上,提出了基于点相位改正的干涉参数定标方法,算法着重对相位改正进行了研究,得出了新的敏感度方程误差模型,利用最小二乘原理求解定标后的干涉参数,并生成精确的数字高程模型。最后,利用中国测绘科学研究院CASMSAR系统X波段数据加以验证,试验结果表明,该算法很好地解决了传统定标方法对不同数据求解干涉参数时结果不稳定和敏感度矩阵病态等问题,并具有稳定性强、无须迭代解算、适用于大规模生产等优势。     

一种基于梯度估值的LMS相位解缠方法

相位解缠面临的困难之一是相位的不一致性。噪声和采样率是导致相位不一致的两个根源。目前,对于相位不一致点的处理是,不管其产生的根源如何,均采取绕过这些点的办法。本文提出一种新的相位解缠方法。它首先设法利用由于采样率所引起的相位的不一致性,进行相位梯度场估值,然后用非加权最小二乘法求一次相位,以此相位为初值,最后用加权最小二乘法,迭代求相位。由于它赋予加权最小二乘法一个比较合理的初值,使得迭代速度和精度大为提高,模拟结果证实了这一点。     

基于边界探测的InSAR最小二乘整周相位解缠方法

为解决最小二乘相位解缠方法一直存在收敛性差和非整周性相位解算问题,提出基于解缠边界探测并搜索整周相位值的解缠方法,采用最小二乘次优解与最优解的阈值判别准则,预测解缠趋势并逐步推进相位解缠边界,并在解缠迭代计算中附加相位搜索增量以提取相位整周值。试验分别基于噪声干扰的模拟图和香港、深圳地区的ERS-1/2卫星SAR影像干涉图,采用边界探测算法进行相位解缠计算,试验结果表明,本文解缠方法对附加强噪声的模拟干涉图能正确解缠出99.5%的相位值,真实SAR影像干涉图的解缠精度达到±0.12rad。     

基于修正嵌入式容积卡尔曼滤波的相位展开算法

针对干涉图展开问题,将Levenberg-Marquardt方法修正后的嵌入式容积卡尔曼滤波器应用于缠绕相位图像的展开中,结合基于修正矩阵束模型的局部相位梯度估计算法以及量化跟踪策略,提出一种基于修正嵌入式容积卡尔曼滤波的相位展开算法。该算法不仅可以精确和快速地展开缠绕像元,还可以在展开缠绕像元的同时抑制相位噪声,降低前置预滤波器的难度与复杂度,甚至可以在处理受噪声污染不严重的干涉图时免去前置预滤波处理步骤。试验结果表明本文算法具有较高的效率和良好的稳键性。     

最小生成树相位解缠中冗余去除算法

目前，相位解缠的方法中以Goldstein提出的枝切法最为经典，它通过枝切线将残差点相互连接使得残差点电荷中和，在相位展开处理的积分中，积分路径不能穿过分支，从而限制误差的传播。但是由于枝切线连接策略的不合理，往往造成连成的枝切线过多、过长，甚至多条枝切线形成闭合区域，造成不能解缠的“死区”，特别是在残差点较多的情况，这种现象更为严重。本文在最小生成树原理的基础上，提出的枝切线冗余去除算法能简单、准确地去除枝切树中的冗余，并保证了相位解缠具有最好的效果。     

基于瞬时频率估计的InSAR相位解缠

相位解缠是InSAR处理的关键步骤,解缠结果的可靠性和稳定性影响着InSAR测量的性能。从干涉条纹频率与相位解缠结果之间的内在联系出发,推导了干涉条纹频率与干涉复数值之间的严密关系式,设计了基于瞬时频率估计的相位解缠方法,采用多套干涉数据获取的干涉图进行了相位解缠实验,验证了基于瞬时频率估计方法进行相位解缠的可行性。     

干涉雷达在DEM测量中的精度影响及处理方法

干涉合成孔径雷达 (INSAR)为数字高程模型 (DEM)测量提供了一种新的手段。它具有同时获取三维信息、测量范围广、空间和高程分辨率高等优点。文中首先扼要介绍了干涉雷达的原理 ,然后重点讨论几个影响测量精度的因素及其处理方法 ,如相关、运动补偿、配准、相位展开等。     

基于边缘检测的自适应干涉SAR降噪方法

提出了一种新的相位滤波方法,基于干涉条纹方向的检测,完全自适应地对干涉相位进行滤波。本方法计算简单,十分适用于干涉条纹密集的区域进行滤波。通过SIR—C／X—SAR的X—SAR数据的处理验证,结果令人满意。     

干涉雷达复图像配准与干涉纹图的增强

干涉雷达复图像之间的精确匹配技术是提高雷达干涉测量精度的关键之一。首先讨论了干涉雷达复图像配准过程中所要考虑的问题,然后给出了一个切实可行的配准方法,并把该方法应用于新疆喀拉卡什ＳＩＲ－Ｃ／Ｘ－ＳＡＲＬ波段干涉数据处理。干涉雷达复图像配准之后可以生成干涉纹图,为了消除干涉纹图中的噪声,尝试了中值波波和方向平滑两种方法。     

一种基于曲线SAR的三维目标特征提取与自聚焦新算法

曲线合成孔径雷达（Curvilinear Synthetic Aperture Radar,简称曲线SAR）是一种新的三维成像模式，通过让载机作曲线飞行，曲线SAR系统能同时在方位维和高度维形成大的合成孔径。本文提出一种曲线SAR的三维目标特征提取和自聚焦新方法。新方法是建立在一种灵活的接收数据模型之上的参数化的新方法。仿真实验证明了所提方法的有效性。     

统计费用网络流相位解缠并行处理

针对雷达干涉测量(InSAR)相位解缠中的单机计算资源不足和相对运算效率不高的问题,提出了数据并行处理策略。以统计费用网络流相位解缠为例,分析了该算法的数据划分方法,构建了并行运算实验系统,实现了统计费用网络流相位解缠并行处理,并从解缠效果、内存使用量和运算效率3个方面对实验结果进行了分析。     

Modeling minimum and maximum detectable deformation gradients of interferometric SAR measurements

A new functional model for determining the minimum and maximum detectable deformation gradients of interferometric synthetic aperture radar (InSAR) is developed. The model incorporates both the interferometric coherence and the look number, representing an extension to the existing models that consider only the interferometric coherence. Experimental results with Envisat ASAR data show that the new model performs well for interferograms with different look numbers and interferometric coherences. The model can serve as an important tool in determining whether InSAR technology can be used effectively to monitor a particular ground deformation. In addition, the model can also be used to determine the optimum look number for multi-looking operations to result in the best deformation monitoring results.     

基于SAR干涉点目标分析技术的城市地表形变监测

通过深入研究干涉点目标的相位模型,提出基于空间搜索的邻近点目标干涉相位差解缠方法,用以计算点目标的地形残差和线性形变,以及分离点目标大气延迟相位和非线性形变相位的时空域滤波方法,解决干涉点目标分析中的关键问题.最后,以苏州地区地表沉降监测为应用试验,利用形成的SAR干涉点目标形变信息提取技术,获取苏州市区1992-2002年间的地表沉降信息.研究结果与已有文献记录保持比较好的一致性,证明SAR干涉点目标技术完全可以发展成为应用于城市地表形变监测的实用化技术.

Abstract：

Interferometric point target analysis (IPTA) is one of the latest developments in radar interferometric processing. It is achieved by analysis of the interferometric phases of some individual point targets, which are discrete and present temporarily stable backscattering characteristics, in long temporal series of interferometric SAR images. This paper analyzes the interferometric phase model of point targets, and then addresses two key issues within IPTA process. Firstly, a spatial searching method is proposed to unwrap the interferometric phase difference between two neighboring point targets. The height residual error and linear deformation rate of each point target can then be calculated, when a global reference point with known height correction and deformation history is chosen. Secondly, a spatial-temporal filtering scheme is proposed to further separate the atmosphere phase and nonlinear deformation phase from the residual interferometric phase. Finally, an experiment of the developed IPTA methodology is conducted over Suzhou urban area. Totally 38 ERS-1/2 SAR scenes are analyzed, and the deformation information over 3 546 point targets in the time span of 1992-2002 are generated. The IPTA-derivecl deformation shows very good agreement with the published result, which demonstrates that the IPTA technique can be developed into an operational tool to map the ground subsidence over urban area.     

基于参考DEM的机载InSAR定标方法

研究无人工靶标的干涉定标方法对促进机载InSAR技术在山区等复杂地形的测绘、制图等定量应用有重要的实用价值。本文提出一种新的基于参考DEM的干涉定标方法,在InSAR定标中用已知高程精度的参考DEM与待定标的InSAR系统生成的DEM进行比较,利用参考DEM模拟SAR图像,获得大量定标所需的控制点坐标来建立敏感度矩阵,并对敏感度方程的解算进行了改进,同时将干涉处理与定标过程相结合,改进了干涉处理过程,最后得到定标后的干涉参数并生成DEM,利用机载数据进行了实验验证,并分析了无人工靶标干涉定标实验结果的误差。