粗/精轨道数据对卫星InSAR DEM精度影响的对比分析

本文在介绍InSAR系统中卫星轨道状态矢量内插方法的基础上,从理论和实际两方面分析了轨道数据误差对参考椭球面相位、地形干涉相位和数字高程模型(DEM)精度的影响。以上海局部地区作为实验场,采用ERS-1/2卫星SAR影像数据,分别使用欧洲空间局粗略轨道数据和荷兰Delft大学空间研究中心精密轨道数据进行了干涉处理,生成了两种情况下的DEM,并对相关精度进行了对比与分析。研究结果表明,使用精轨数据建立的DEM的精度明显高于基于粗轨数据建立的DEM的精度。

机载双天线InSAR对飞数据处理与分析

干涉合成孔径雷达(In SAR)技术具有高精度的地形测绘能力。然而在山区地形条件下,受SAR侧视成像的影响,存在较多的几何畸变区域,干涉相位表现为不连续或者缺少有效信息的情况,对单一的干涉图像对处理难以得到精确的数字高程模型(DEM)。融合两个或多角度的干涉数据可以用于解决这一问题。该文根据这一思路利用机载双天线In SAR对飞数据进行实验,针对山区地形条件下参考高程近似影响运动补偿精度的问题提出了基于高程迭代的运动补偿方法,对于阴影、叠掩区域容易导致相位解缠误差的问题提出基于地形特征的相位解缠方法,从而尽可能降低单一角度数据的DEM误差,以达到消除对飞数据重叠区域3维定位不一致的目的,拼接实验结果验证了处理方法的有效性。

自适应图像配准多基线InSAR干涉相位展开方法

提出一种基于自适应图像配准的多基线InSAR干涉相位展开方法。该方法通过构造联合加权数据矢量,充分利用相邻像素的相干信息,并且由干涉相位构造的信号子空间向噪声子空间投影来估计绝对干涉相位(即进行相位展开),能够同时完成图像配准、相位噪声滤波和相位展开处理,因此在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,能够得到稳健的干涉相位展开结果。仿真结果证明了该方法的有效性。

改进的联合子空间投影的InSAR干涉相位估计方法

提出一种基于联合子空间投影技术的新方法来进行干涉合成孔径雷达相位滤波。所提方法采用的联合观测矢量的优点是,在任意配准误差μ(不超过1个像素)的情况下,观测矢量所对应的协方差矩阵的噪声子空间维数都和精确配准时的噪声子空间维数相同。所提方法在采用联合噪声空间投影方法的同时,充分利用观测矢量中相邻分辨单元的相干信息,因此在降低相位噪声的同时,还具有自动配准合成孔径雷达图像的功能,进而实现相应像素间干涉相位的准确估计。实测数据及仿真数据的处理结果验证了所提方法的有效性。

基于回波数据的机载双天线InSAR运动补偿

基于定位定向系统(position and orientation system,POS)测量数据实现补偿不适用于基线非刚性的系统,因而研究了基于回波数据的干涉相位误差补偿方法——频谱分割方法,分析了干涉相位误差与载机姿态变化造成的斜距误差之间的关系,阐明了算法原理及适用条件。分析了算法的关键参数对补偿精度的影响,提出定量化的选取标准。基于相位误差随距离向变化的模型,改善了算法精度,给出了算法流程。最后利用该算法处理了实际机载双天线InSAR数据,结果表明该方法具有较高的精度,可以在缺乏测量数据的情况下完成干涉相位误差补偿。

InSAR平地相位去除算法及其对DEM精度影响研究

准确有效去除干涉纹图中的平地相位是精确重建DEM的关键。探讨了两类常见的去平地相位方法(基于地理定位和基于干涉频谱),分析了其所引起的误差影响。通过Envisat和JERS-1两种数据的验证结果表明:在可获取精密轨道数据的情况下,基于地理定位的去平地方法能够有效去除干涉纹图中所包含的平地相位,并很好地控制最终所得的DEM误差,其效果优于基于干涉频谱的去平方法;基于干涉频谱的去平方法在干涉频谱平均空间频率为0时,所引起的DEM误差相对较小;在精密轨道数据缺乏的情况下,两种方法均不能满足重建DEM精度要求。

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。

单通道干涉相位无模糊估计快速动目标速度

为了解决合成孔径雷达-地面动目标检测系统中快速运动目标径向速度过大导致模糊的问题,提出一种基于单通道两视干涉相位无模糊估计方法。该方法首先在距离频率构造两视数据,再将两视数据进行干涉处理。利用两视干涉相位与方位慢时间的关系无模糊估计径向速度,该方法具有不受相位缠绕影响的优点。分析了所提算法在杂波背景和多目标情况下的应用,并研究了所提算法应用条件和最大不模糊速度。通过仿真和实测数据处理验证了所提方法的有效性。与基于包络的单通道方法对比分析,所提算法具有估计精度高和运算复杂度低的优点。

多基线InSAR干涉相位的自适应估计

针对不均衡噪声下相位解缠稳健性低的缺点,采用加权联合数据矢量作为信号模型,利用构造的噪声协方差矩阵进行自适应去噪处理,进而对相位进行估计,有效地改善了不均衡噪声下多基线相位估计的效果。仿真数据的处理结果表明,该算法提高了不均衡噪声下相位估计的稳健性。

基于气象数据辅助的GB-InSAR大气相位补偿方法

地基干涉合成孔径雷达GB-InSAR(Ground-Based Interferometric Synthetic Aperture Radar)测量中,大气相位是主要测量误差源之一。对于大气相位非线性变化的干涉相位图,常规的基于参数模型的补偿方法不再适用。该文提出一种基于气象数据辅助的GB-InSAR大气相位补偿方法,对于多幅GB-InSAR图像,首先基于折射率经验模型,利用气象数据估计出大气相位曲线,其次与PS(Permanent Scatterer,永久散射体)点的实际干涉曲线进行互相关运算,通过设定合理的门限实现稳定PS点的选择。然后利用稳定PS点,采用局部加权回归(locally weighted scatterplot smoothing,Lowess)、线性插值、神经网络3种插值拟合方法进行大气相位估计。最后对比补偿结果,选择最合适的插值拟合方案。实验结果表明,当PS点数量足够多时,3种方案均能有效补偿非线性大气相位分量。当区域内PS点数量较少时,采用Lowess方法的补偿效果最好。

基于IDEA的相移获取在Mach−Zehnder干涉测量中的应用

结合Mach−Zehnder干涉技术得到干涉条纹图,详细介绍如何运用干涉数据评估算法(IDEA)软件实现掩膜、二维快速傅里叶变换和相位去包裹等过程,从而获得干涉条纹图对应的相移分布图.结果表明,基于IDEA软件的干涉图的相移获取只需通过简单的菜单命令即可完成,并可以有效降低噪声、阴影对测量结果的影响.因此,使用IDEA软件实现干涉图的相位获取对光学干涉测量研究领域具有一定的意义.