先进双基SAR技术研究(英文)

该文展示了世界上几个重要的先进混合双基SAR实验。混合双基模式是指发射端和接收端分别装载于不同类型的平台,例如星载/机载,机载/静止平台,星载/静止平台等。近年来相继有若干混合双基SAR实验成功完成,主要包括TerraSAR-X/PAMIR,PAMIR/静止平台,以及TerraSAR-X/静止平台。此外,在TerraSAR-X/静止平台的双基模式下还验证了多基线干涉SAR(MB-InSAR)和数字波束形成(DBF)技术。值得强调的是,该文所展示的DBF实验结果属于世界上首次成功的基于在轨雷达卫星的DBF实验。

基于改进SBAS-InSAR技术的西南山区铁路沿线地表形变监测方法研究

合成孔径雷达干涉测量技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)是一种新兴的对地观测手段,因其不受昼夜、云雨限制,被广泛应用于地表形变监测等领域。然而,受大气误差与失相干影响,InSAR技术仍然存在一些局限,尤其在植被茂密的西南山区,以SBAS-InSAR为代表的时间序列InSAR方法存在观测点不足的问题,难以开展山区变形监测。针对以上问题,考虑西南山区气候特征,设计改进的SBAS-InSAR时间序列处理方法,对干涉相位进行优化。丽香铁路是我国云南省境内一条连接丽江市与迪庆藏族自治州香格里拉的电气化铁路,是西部铁路网中滇藏铁路的重要组成部分。为保障丽香铁路安全稳定,同时验证上述方法的可用性,以丽香铁路段沿线的某段为研究区,利用星载SAR卫星存档影像数据对其周边地表开展历史形变探测,计算研究区近6.5年(2015年05月16日至2021年12月10日)的历史形变时间序列,并分析其影响范围、形变因素、变化规律等信息。最后将提出的改进后的SBAS-InSAR方法与常规InSAR方法比较,充分证明了所提出方法的优越性。

分布式星载干涉SAR中空间基线的分析和设计

分布式星载干涉SAR可以同时实现三维地形成像、洋流成像和提高空间分辨率等3种SAR于涉成像。其系统基线设计需要同时考虑这3种SAR干涉成像对基线的不同要求,所以比较复杂。该文在给出分布式小卫星被动稳定编队飞行的空间构形和3种SAR干涉成像对系统基线要求的基础上,提出了分布式星载干涉SAR基线设计中存在着3个制约关系;给出了协调这3个制约关系的一种设计准则,并在此准则下对一个L波段的分布式星载干涉SAR进行了系统基线设计。

干涉SAR的基线干损和极限基线分析

基线是干涉SAR工作原理中的关键概念。它反映干涉测高原理的本质 ,既是相干性的来源 ,也是导致基线干损的根源 ,它还用极限基线给出了干涉存在的条件。本文详细分析了基线、基线干损、极限基线 ,以及它们之间的关系 ,并引入新一个的概念 :相干角 ,来更加准确和深入地分析上述关系 。

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。

多基线极化干涉SAR植被高度反演方法

针对传统单基线PolInSAR三阶段植被高度算法,反演易受到噪声因素影响导致反演结果精度较低等问题。文中采用几何结构最优法和高程精度最优法两种多基线PolInSAR植被高度反演方法,结合瑞典北部E-SARP波段数据,验证得出两种多基线算法植被高度反演的精度以及其在不同植被高度覆盖区的适用条件。实验结果表明两种多基线方法植被高度反演精度相对传统单基线算法分别提高44.05%和22.11%,且当两种多基线方法同时反演植被高度时,植被高度大于10m时采用几何结构最优法较好;植被高度小于10m时采用高程精度最优法。

一种机载重轨干涉SAR相位偏移量估计算法

机载干涉SAR获取DEM的过程中,绝对相位与展开后的相位存在一个常数相位偏移量。这需要利用照射区域内角反射器的地理信息去估计这个偏置。然而,人工布设角反射器浪费人力物力。同时,在一些危险区域人工布设和测量角反射器也是难以实施的。为了克服这一限制,相位偏移量可以利用外源DEM提取的地面控制点去估计,然后通过斜坡相位模型迭代估计误差。由于机载重轨干涉SAR的时变基线误差会影响算法中斜坡相位估计模型与线性求解的匹配性能,从而影响算法估计精度。提出了一种兼顾时变基线估计和补偿的相位偏置迭代估计算法。机载C波段0.5m高分辨率重轨干涉SAR实测数据用于验证该算法的有效性,高程重建精度在4m以内。该方法简单快速,且能够消除对人工角反射器的依赖性,适合无定标点情况下机载InSAR的DEM反演。

多极化干涉在PolInSAR植被高度估计分析

极化干涉SAR技术能够提供多种极化状态组合的干涉信息,提高干涉测量的精度。针对含有植被覆盖区域的电磁散射复杂情况,该文通过极化干涉SAR相干矩阵提取不同的极化干涉信息,分析不同极化散射机制对植被高度估计的特定物理意义,用极化干涉SAR仿真数据对不同极化干涉进行高度估计。通过选择最佳的极化干涉提高植被估计的精度,为极化干涉SAR植被成像提供一定的理论依据。

基于优化回波数据的图像配准InSAR干涉相位估计

提出一种基于优化回波数据的自适应图像配准InSAR干涉相位估计方法。该方法充分利用相应像素对及其相邻像素的相干信息,通过获得的最优加权向量对SAR图像进行自适应配准处理,实现对回波数据优化从而获得地形干涉相位最优估计。实验结果表明了该方法有效性的同时,能够在SAR图像配准误差较大(可以允许达到一个分辨单元)的情况下,得到稳健的干涉相位估计结果。

SBAS-InSAR技术在矿区地表沉降监测中的应用

滩地和沙丘地区的矿区地表形变具有复杂性和特殊性,常规监测手段无法获得长期有效的监测结果,传统的雷达差分干涉测量技术(DInSAR)易受时空失相干、大气延迟等因素的影响而降低监测精度。以营盘壕煤矿2101和2201两个工作面为例,采用差分干涉测量短基线集时序分析(Small Baseline Subset-Interferometry SAR,SBAS-InSAR)技术对Sentinel-1A的84轨道的17景数据进行时序分析,获取了矿区2018年9月8日至2019年3月19日的累计沉降量和沉降速率等信息,直观地展现了矿区沉降状况。对研究区监测结果进行点、线、面的分析,发现累积沉降量和时间呈线性关系,新开采的区域的沉降在整个区域沉降中影响最大,较晚开采的区域在矿区沉降中为主要影响因素。

多基线层析SAR技术的研究现状分析

层析SAR技术是在干涉SAR(InSAR)基础上发展起来的一种信息反演技术。层析SAR技术弥补了传统In SAR技术在高程向上分辨能力缺失的不足,真正实现了距离向-方位向-高程向的三维成像。本文介绍了层析SAR成像的原理,讨论了成像过程中复图像配准、去斜、相位误差补偿及高程向成像等问题,总结了层析SAR成像的三类算法,分析了层析SAR技术在各领域的应用情况,最后指出了层析SAR成像技术目前存在的问题,并对未来层析SAR技术的发展趋势做出了展望。

基于快速傅立叶变换的干涉SAR基线估计

首先论述干涉SAR初始基线估计的基本原理;接着对用2维快速傅立叶变换(FFT)功率谱进行干涉SAR初始基线估计的具体算法进行了详细阐述;最后,基于1994年10月9日和10日的SIR CL波段单视复雷达数据,用该算法进行了干涉SAR初始基线的垂直分量估计,并结合用航天飞机轨道数据得到的初始基线平行分量估计值进行去平地相位的试验。将结果与只用航天飞机轨道数据得到的初始基线进行去平地相位的结果及本区域的地形图进行比较分析。

利用局部先验知识的InSAR基线估计方法

针对干涉合成孔径雷达中产生高精度的数字高程图需要精确测量或估计基线参数的问题,提出了一种利用局部先验知识的干涉合成孔径雷达基线估计方法.利用去平地后的干涉数据进行基线估计,对去平地后的干涉相位图进行相位解缠绕,再利用局部先验知识选取两个高度相同的点进行基线估计,根据基线和高程之间直接的转换关系,无须知道两点真实的干涉相位,可以有效地在无强散射点的区域进行基线估计.仿真数据验证了该算法的有效性,基线估计的精度不低于厘米级.

干涉SAR成像中地形高度估计及基线估计方法的研究

本文在地形高度估计及基线估计等方面作了一些研究，提出了一种ＳＡＲ成像地形高度估计方法和一种基线估计方法。本文首先讲述了如何将干涉相位差转换成地形高的方法。通过模拟实验分析了地球的曲面效应对星载ＳＡＲ地形高度估计的影响．利用该方法能提高高度估计精度并且不需考虑去除平地效应。本文还给出了一种利用地面定标点估计基线参数的方法，通过模拟实验表明，在一定条件下我们能得到比较满意的结果。

机载双天线InSAR基线的工程设计与验证技术研究

针对机载双天线InSAR系统在1:10000地形测图中的要求,研究了干涉基线的工程设计与技术验证方法。给出了基线长度为2.3m,稳定精度达到0.1mm的外挂平板短梁设计方案,按照工程实现要求,完成了误差分析、指标论证、方案设计、气动及结构特性计算、地面测试与试飞验证。实际测图精度检验结果表明:外挂平板短梁方案采用匀速等高飞行方法,可以实现优于0.1mm的基线稳定要求。处理生成的数字表面模型和数字正摄影像图产品的检查点统计误差表明:平面和高程中误差分别达到1.203m和0.526m,可以满足1:10000地形测图精度要求,在机载干涉SAR系统的工程研制和实用化方面具有重要应用价值。

差分InSAR处理中的误差传播特性分析

D-InSAR受多种误差的影响,其中基线误差与相位误差是其中两个主要的误差来源,严重影响形变检测精度。首先将基线误差归结到雷达平台位置误差上来,在准确的差分干涉模型基础上,考虑完整的差分干涉处理流程,对仅有垂直向形变情况下的差分InSAR检测中雷达平台位置误差与相位误差的传播特性进行分析,并利用实验对所得结论进行了验证。

基于最小二乘估计和小波去噪的ATI-SAR自适应相位校正方法

ATI-SAR系统要求两个通道的相位特性准确匹配。该文分析了ATI-SAR系统相位误差的来源,建立了ATI-SAR系统相位误差的数学模型。提出了一种基于最小二乘估计和小波去噪的ATI-SAR自适应相位校正方法,给出了该相位校正方法的处理流程。计算机仿真证明在没有平台速度、偏航角等先验知识的情况下该方法仍可有效补偿ATI-SAR系统的相位误差,而且相位缠绕时,不需进行相位解缠。

“二轨法”D-InSAR的误差特性分析

"二轨法"合成孔径雷达差分干涉技术是一种重要的地表形变监测手段.该技术在实用中受多种误差的影响,其中基线误差、相位误差和已知数字高程的误差是三个主要的误差来源,严重影响形变检测精度.在准确"二轨法"合成孔径雷达差分干涉模型的基础上,考虑完整的差分干涉处理流程,推导得出了三种主要误差的误差传递系数,并对误差特性进行了分析,最后,利用仿真实验对所得结论进行了验证.

分布式卫星ATI-SAR性能分析与基线估计

在应用分布式卫星沿航迹干涉SAR(ATI-SAR)进行对地运动目标检测(GMTI)时,基线测量精度对系统测速性能有着重要影响。针对此问题,该文分析了分布式卫星群的实际轨道情况,推导了考虑基线空间构型随时间不断变化时的基线测量误差与系统的地面运动目标测速误差间的关系,提出了一种可对基线进行高精度估计从而提高测速性能的方法。计算机仿真实验证实了文中所提出方法的有效性与准确性。

不同分布模式电离层对星载InSAR测高精度的影响及校正

电离层总电子含量(TEC)会使合成孔径雷达干涉测量(In SAR)信号产生相位延迟,进而影响生成DEM的精度,特别是对L和P等长波段信号的影响不可忽略。因此,针对不同TEC分布模式的电离层开展研究,构建了电离层对星载In SAR测高精度的影响模型,提出了相应的校正方法,并进行了仿真实验。实验表明对于特定波长的In SAR信号,不同TEC分布模式对In SAR测高精度的影响不同:TEC均匀分布的电离层模型对In SAR测高精度的影响较小,并可通过相位解缠、基线估计等环节进行很好的补偿;而TEC不均匀分布的电离层模型对In SAR精度的影响较大,仅靠相位解缠等过程不能较好地消除,必须通过向干涉图中加入电离层影响模型予以纠正。