联合对飞数据的单控制点机载干涉SAR定标算法

InSAR高精度高程测量要求在测绘区域人工布放大量定标器,一定程度上限制了其在地形测图领域的应用。本文提出一种联合对飞数据的单控制点机载干涉SAR定标算法。首先基于干涉测量基本原理构建了平面和高程三维定标模型,梳理了影响三维定位的特征参数;然后通过特征参数分离将三维定位模型维度降低到3个自由度,根据对飞同场景干涉图像对提取同名点,建立同名点高程测量定标约束方程,最终实现单控制点干涉参数定标。理论分析和机载对飞试验结果验证了算法的正确性和有效性。     

一种机载双天线InSAR干涉参数定标新方法

干涉参数定标对于机载双天线InSAR系统的大面积高精度数字高程模型获取具有重要意义。为了高效地进行干涉参数定标,从双天线InSAR获取DEM的基本原理出发,构建一种考虑干涉相位偏置、基线长度和基线水平角三个参数的定标新模型,设计该定标模型的未知参数解算方案。利用GPS实测的高程控制点对中国科学院电子学研究所自主研制的机载双天线InSAR系统进行了干涉参数定标实验,统计利用定标后干涉参数反演地面高程的误差,验证该干涉参数定标模型及解算方案。     

稳健的多基线SAR干涉相位估计

针对传统多基线合成孔径雷达干涉相位估计方法存在稳健性不高、适应性不强的问题,该文提出一种稳健的多基线合成孔径雷达干涉相位估计方法。利用最大似然频率估计准则从最短基线干涉图中提取每一复像元随基线变化频率的粗略估计值,并把提取的粗略频率通过共轭复乘补偿给相应的抽样复干涉信号,来降低抽样复干涉信号频率,避免了干涉基线间隔过大导致的抽样复干涉信号频谱混叠现象,从而克服了干涉基线间隔对长基线干涉相位估计精度的限制。实验结果表明,该方法不受干涉基线间隔的限制,能较为精确地获得长基线干涉相位估计值,对多基线干涉合成孔径雷达技术应用拓展以及高精度地理信息系统构建等具有参考价值。     

机载双天线InSAR联合定标算法

为了提高InSAR获取DEM的精度,实际生产作业过程中每一架次均须飞临定标场,这就要求测绘人员需要多次布设角反射器.本文针对外业重复布设角反射器耗费时间和人力的问题,提出一种新的机载双天线InSAR联合干涉参数定标算法,实现了利用一次布设的控制点同时标定多架次干涉参数,减少了野外布设角反射器的工作量.该方法首先基于敏感度方程的定标方法选择适于机载双天线InSAR数据的干涉定标参数,其次将基于局部配准的配准方法和PSInSAR中PS点选取的方法首次引入高程连接点的选取中,实现了多架次同一场景的高程衔接.最后,根据控制点和连接点高程属性的差异,建立了不同的误差方程,组成联合定标模型,并利用中国测绘科学研究院的CASMSAR-X数据进行了联合定标试验,验证了该算法的正确性和有效性.     

利用控制点三维信息标定机载双天线干涉SAR参数

采用基于敏感度方程的方法,研究基于三维重建模型下的机载双天线干涉SAR系统的干涉参数定标问题.干涉参数定标是生成高精度数字高程模型的关键.本文修正了Madsen提出的干涉SAR三维重建的视向量正交分解算法,采用电磁波波前的球面波模型,加入了载机的姿态旋转,构建一种新的干涉SAR三维重建模型.利用各干涉参数对控制点三维信息的不同的敏感性,提出分别利用地面控制点三维信息,对各干涉参数进行定标.并利用中国科学院电子学研究所自主设计、研制的机载干涉SAR系统数据,进行定标处理实验验证.     

GPS/INS支持下的机载干涉SAR定标试验

干涉定标技术是机载InSAR获取高精度DEM的关键技术,根据GPS高精度定位数据支持下的机载SAR定标模型,通过一定数量的地面定标点校正干涉SAR系统参数,InSAR与高精度GPS/INS技术的结合进一步提高了InSAR测图的精度。文中对GPS支持下的干涉定标技术进行仿真试验,基于机载SAR正侧视模型的成像几何关系,建立关于干涉参数和地面定标点的定标模型,采用基于敏感度方程的干涉定标方法,对地面定标点的测量高程值上加入不同的随机误差,分析该测量误差对干涉定标结果的影响,结果表明,高精度的GPS定位数据提高了机载InSAR测图的精度。     

一种基于小波相位分析的InSAR干涉图滤波算法

为了提高InSAR干涉图的滤波质量,本文在考虑干涉信号在同一尺度内具有相关性的基础上,提出并实现了一种基于小波相位分析的干涉图滤波算法.为检验算法的有效性,选取美国Phoenix地区高信噪比和伊朗Bam地区低信噪比两个真实C波段干涉图进行了滤波实验,通过与中值滤波算法、小波-中值滤波算法比较,证实了小波相位滤波算法是有效的且具有一定的优势.研究表明,不论是高信噪比干涉图还是低信噪比干涉图,小波相位滤波算法都能有效抑制其噪声.     

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。     

基线抖动对干涉SAR 相位的影响

提出并分析了基线抖动造成的干涉SAR 相位误差模型。基于干涉SAR 基线抖动模型, 分为水平抖动和 垂直抖动, 推导了存在基线抖动情况下辅天线复图像信号模型及基线抖动带来的干涉相位误差公式, 分析了基线 抖动对成像质量和干涉相位的影响, 针对SRTM 系统进行了计算机仿真。通过基于基线抖动的干涉SAR 原始回波 数据计算, 仿真了点目标和面目标场景的回波信号, 并进行成像得到了复图像和干涉条纹, 仿真结果验证了理论分 析的正确性。     

基于功率和相位联合估计TLS-ESPRIT算法的极化干涉SAR数据分析

在推导各散射信号功率计算方法的基础上,提出基于功率和干涉相位联合估计的TLS-ESPRIT方法。因为干涉图像中的各主散射波和干涉相位能被分别估计,所以该算法可以利用同一分辨单元中不同散射机制后向散射信号功率的不同,将干涉相位分类实现散射中心分离。该方法通过提取两个占优势的相位得到两个高度,从而分别检测出森林的植被层和地表,特别是当散射波不相关并有不同的极化特性时,该方法有较好的性能,从而提高植被高度参数的估计精度。详细阐述该方法的原理和实施步骤,并通过对SIR-C/X-SAR的L波段实际数据进行分析处理,验证算法的有效性。     

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。     

天线相位中心改正模型对基线解算的影响

利用天线相位中心改正模型并结合GAMIT软件对GPS观测数据进行了处理,分析对比了采用天线相位中心变化的相对改正模型和绝对改正模型对GPS基线解算产生的不同影响,结果显示,使用绝对相位中心改正模型得到的基线解算更为精确,解算结果还表明,若不对天线相位中心变化进行改正,会对解算结果造成数厘米的差异,所以在高精度工程数据处理时应当采用天线相位中心改正。     

基于酉ESPRIT算法的极化干涉相位估计

目前SAR极化干涉测量地形参数已经成为一种新兴的前沿技术。在现有提取极化干涉相位的技术中,由空间谱估计理论发展而来的,利用MUSIC、TLS-ESPRIT算法获取干涉相位信息的方法正逐步完善起来。但由于SAR信号存在散射点的观测数据少的问题,利用上述方法往往不能得到更高精度的干涉相位。作者提出的基于酉ESPRIT算法估算干涉相位的方法,充分利用了复观测数据以及共轭数据中的信息,使得观测数据等效增加了一倍,从而提高了植被高度参数的估计精度。本文详细阐述了该方法的原理和实施步骤,并通过对SIR-C/X-SAR的L波段实际数据进行验证处理,表明酉ESPRIT算法十分有效。     

利用加权联合协方差矩阵拟合进行干涉相位估计

提出一种基于加权联合协方差矩阵拟合的干涉相位估计方法。该方法充分利用包含在联合协方差矩阵中的相干信息,并采用加权联合协方差矩阵拟合代替特征分解进行干涉相位估计,避免了相位估计过程中信号子空间扩散的影响。通过给出干涉相位闭式解的形式,解决了角度搜索导致的大运算量问题。仿真数据和实测数据的处理结果证明了该方法的有效性和稳健性。     

噪声条件下的干涉SAR相位解缠

为了获得更为精确的相位解缠结果，利用经验模态分解算法对干涉相位图进行了噪声抑制，随后用Flynn最小不连续算法对滤波结果进行了相位解缠。对比中值滤波和C．Bo自适应滤波算法，以及预处理共轭梯度相位解缠算法的结果证明，经验模态分解滤波不驻能有效地抑制噪声，而且可以保持相位的细节信息和相位条纹的边缘信息，同时表明，在噪声条件下，Flynn相位解缠算法可以获得更为精确的真实相位。     

数据共轭复用策略InSAR干涉相位估计

针对联合像素类的干涉相位估计方法在地形起伏较大时难以获得足够的独立同分布样本准确估计协方差矩阵的问题,该文提出了一种利用原始干涉图像对的观测数据及其复共轭所包含的数据信息来共同构建估计协方差矩阵时所需样本的方法。该方法结合对整个估计窗口内数据矢量的前后向滑窗作处理,将干涉数据的有效视数增加了一倍,有效缓解了在独立同分布样本不足的情况下进行稳健干涉相位估计的问题。仿真数据和实测数据的处理结果表明,在独立同分布样本不足的情况下,可以获得稳健的干涉相位估计。     

星载InSAR立体基线定标方法

在专用的星载InSAR系统中,基线矢量精度是影响地面高程精度的主要因素之一,对其进行定标能有效提高目定标位的精度。目前,基线定标方法多采用简化的二维平面模型,该模型忽略了顺轨基线分量,导致其定标精度不高。针对此模型存在的不足,提出了一种符合星载InSAR工作特点的立体基线模型,通过建立局部移动坐标系,简化定标参数,优化处理过程。仿真数据处理结果表明,该方法能完成高精度InSAR基线矢量定标,可为星载InSAR系统定标提供支撑。     

线性最小方差估计用于SAR干涉图大气延迟改正

将线性最小方差估计(linear minimum mean square error,LMMSE)引入SAR干涉图大气延迟改正,并用模拟实验比较了地势平坦地区LMMSE与以往常用于SAR干涉图大气延迟改正的距离权倒数法(inverse distance weighted averaging,IDWA)和普通克里格算法(ordinary Kriging,KRG)的插值效果。同时,还比较了地势起伏较大地区,考虑了高差因素的LMMSE和KRG算法、未考虑高差因素的LMMSE、KRG算法以及IDWA的插值效果。研究结果表明,对于地势平坦地区,在各种精度情况下,当已知点呈随机分布时,点数越少,LMMSE的插值效果的优势越明显;对于地势起伏较大地区,考虑了高差因素的LMMSE的插值效果最佳。