基于模型的稀疏控制点下机载InSAR 定标中CP 连接点选取方法

高精度的高程测量需要利用较多地面控制点(Ground Control Point, GCP)通过干涉定标来校正干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)系统干涉参量误差,针对部分区域可能只有少数控制点甚至没有控制点的情况,需要采用新的基于区域网平差理论的高精度机载InSAR定标方法,该方法中CP(Control Point)连接点的选取是影响InSAR 定标精度的关键环节。该文提出了一种基于模型的稀疏控制点下机载InSAR 定标中CP 连接点的选取方法,该方法基于InSAR 干涉参量敏感度特性采用多项式模型拟合的方法来选取CP 连接点。通过对实测机载InSAR 数据进行区域联合定标处理,验证了该方法的有效性和合理性。      

基于DEM辅助后向投影模型的InSAR高程反演方法

利用干涉合成孔径雷达(InSAR)技术获取数字高程模型(DEM)时,在地形起伏剧烈区域,干涉条纹十分密集,增加了相位解缠的难度,影响相位展开和高程反演的精度。为了解决该问题,该文提出了一种基于DEM辅助后向投影模型的InSAR高程反演方法。该方法可以在统一的后向投影成像空间中实现成像和InSAR高程反演,并且引入外源DEM作为辅助信息,去除大部分地形相位,有效地降低了干涉条纹的密度,减少了干涉相位的缠绕。此外,该方法在多数情况下可以避免图像配准和相位解缠过程,简化了传统InSAR的处理流程,并且可以实现高精度的高程反演。通过仿真实验和X波段机载双天线InSAR数据的处理验证了该方法的有效性。      

一种基于连接点的机载InSAR区域网DEM重建方法

基于干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR, InSAR)技术生成高精度数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM),需要进行干涉定标。繁重的地面控制点(Ground Control Points, GCPs)布放不利于InSAR大区域地形测绘的自动化。该文介绍一种稀疏GCPs下,基于自动提取的连接点(Tie Points, TPs),利用最小二乘平差原理,实现InSAR区域网内多景相互重叠DEM的同时重建方法。通过改变参与重建的TPs数目,用X波段InSAR实测数据的实验验证了该文方法的有效性。     

一种适用于大区域稀疏控制点下的机载InSAR定标方法

高精度的高程测量需要通过干涉定标来对InSAR系统干涉参量误差进行校正,传统干涉定标方法需要较多控制点来降低系统随机误差对定标精度的影响,而对于复杂地形区域,野外布设控制点难度较大,部分区域可能只有少数控制点甚至没有控制点,对于这些区域传统干涉定标方法不再适用,该文提出了一种新的基于区域网平差理论的机载InSAR定标方法,该方法将摄影测量学中的区域网平差理论引入到InSAR系统定标处理中,通过对多条带进行联合定标处理可以实现大区域稀疏控制点下InSAR系统参量定标,而且解决了传统定标方法导致的条带间重叠区域高程不一致问题。最后,通过对丘陵区域3条带仿真数据进行区域联合定标处理,验证了该方法的有效性和合理性。     

合成孔径雷达干涉测量中的最优基线模型

基线是干涉合成孔径雷达(InSAR)工作原理中的关键参数，它使得图像对之间有了相干性，同时也是导致图像对相干性损失的一个根源。在数字高程模型(DEM)允许误差的条件下，一定存在最优基线使得DEM精度最佳。最优基线使得InSAR工作在最佳状态，准确地估计它可以大大提高地形高度的测量精度。文中首先根据InSAR测高成像几何关系和回波的信号谱分析了基线的存在引起的两方面影响，从而论证了最优基线的存在性。在此基础之上，从目标高度估计方差着手，对于平坦地区或坡度一定的地形，建立了合成孔径雷达干涉测量中的最优基线模型，并利用ERS-1／2干涉数据实验论证了该模型，最后讨论了一些系统参数和几何参数对最优基线的影响。     

一种新的稀少控制条件下机载SAR影像区域网平差方法的研究

困难测图地区缺少控制点一直是SAR图像校正的难点之一。该文针对机载SAR影像,提出了一种新的基于F.leberl构像模型平差的方法。借鉴光束法平差方法中解算前、后方交会的思想,交替趋近求解未知参量。实验结果表明,该方法不仅实现了在稀少控制点下求得定位参数的稳定解,而且有效减小了航带间同名点坐标误差,平差精度达到了单航带多控制点独立校正的水平。     

星载多基线InSAR理想相位图的快速仿真方法

针对星载多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)系统,该文研究并提出了基于数字高程模型(DEM)数据、卫星轨道和基线信息的干涉相位的快速仿真方法。利用前向地理编码进行星载InSAR几何约束下的DEM模型匹配,完成多基线InSAR干涉相位生成,并通过多项式近似和混合迭代实现对模型匹配过程的优化。理论分析和仿真实验表明,该方法在显著提高计算效率的同时,保持了较高的相位生成精度,并且对复杂DEM模型有很好的迭代收敛性,适于实现对大场景复杂地形的星载多基线干涉相位快速仿真。     

分布式卫星InSAR系统基线转换精度分析

在研究分布式卫星干涉合成孔径雷达(InSAR)系统空间几何关系模型的基础上,区分出测量基线、修正基线和干涉基线,提出了从测量基线到修正基线的转换方法,并且分析了分布式卫星InSAR系统测量基线到修正基线转换的主要误差源全球定位系统(GPS)测量误差与部位修正误差.通过计算机仿真分析,得出了GPS双频测量误差占主导,部位修正误差对基线测量精度影响也不可忽略的结论.该结论对分布式卫星InSAR系统的设计与优化具有重要的指导意义.     

InSAR地面场景仿真方法研究

本文利用随机分形理论、小平面单元模型以及地面杂乱回波模型针对自然地表场景提出了一种InSAR系统地面场景仿真方法.根据实地勘测的Alps山脉DEM数据进行仿真,理论分析和仿真结果表明该仿真算法能够更加有效地重构不同地表的DEM数据以及仿真得到不同系统参数下的干涉SAR数据,为干涉数据处理算法提供具有先验知识的数据源,并对InSAR系统设计方案的优化设计具有重要的意义.     

基于粗数字高程模型信息的干涉相位图生成方法

该文提出了一种基于粗数字高程模型(DEM)信息的干涉相位图生成方法,其思路为充分利用已有的DEM信息来完成SAR图像配准-干涉相位滤波处理。此方法首先根据粗DEM信息和系统参数计算得到SAR图像中每一像素的2维配准偏移量,从而完成SAR图像的配准。在干涉相位滤波中,由粗DEM信息仿真生成已知地形的干涉条纹图用以补偿InSAR系统录取得到的干涉相位,再对残余相位进行滤波处理,提高干涉相位滤波的性能。另外,对于高分辨率SAR图像,粗DEM高程误差和系统参数误差会引入较大的图像配准误差,该文再利用联合像素子空间投影方法进一步完成SAR图像的精确配准和相位滤波。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

Ocean wave imaging using an airborne single pass across-trackinterferometric SAR

An airborne single pass across-track interferometric synthetic aperture radar (InSAR) is used to image ocean waves. A theoretical model explaining the imaging mechanisms is developed, and simulations of the interferogram as well as the conventional SAR intensity image are presented for given ocean wave spectra. Distortions of digital elevation models (DEM) derived from InSAR data are explained by the motion of the sea surface. A Monte Carlo method based on forward simulations is used to estimate variance spectra of the distorted elevation models. It is shown that a straightforward estimation of wave height using the distorted InSAR elevation model is in good agreement with true wave height for low amplitude swell with about 10% error depending on propagation direction and coherence time. However, severe underestimation of wave height is found for wind seas propagating in flight direction. Forward simulations show that the distorted InSAR DEM is less dependent an the model chosen for the real aperture radar mechanism than conventional SAR images. Data acquired during an experiment over the North Sea by a high precision InSAR system are compared with simulations     

一种基于干涉条纹频率的星载InSAR基线估计新方法

现有基于干涉复图像的基线估计方法采用平地假设并利用傅里叶变换估计条纹频率,应用于星载InSAR时基线估计误差很大.本文针对星载InSAR,从基线计算公式和条纹频率估计两个方面对现有基于干涉复图像的基线估计方法进行改进,提出了一种基于干涉条纹频率的高精度星载InSAR基线估计新方法.在考虑地球曲率的情况下,推导了星载In...     

一种用于InSAR/INS组合导航的姿态角反演方法

平台的姿态信息对导航十分重要,但合成孔径雷达辅助惯导系统无法获得平台的姿态信息,单天线GPS（Global Positioning System）无法完成姿态测量的需求.针对以上问题提出基于条纹匹配的干涉合成孔径雷达辅助惯导的组合导航方法,该导航方法中干涉合成孔径雷达系统对平台的姿态角比较敏感,可以高精度地反演平台的姿态信息.本文通过分析平台的姿态误差对定位误差的影响,建立姿态角反演模型,根据条纹匹配得到的定位偏移结果,利用Levenberg-Marquardt（LM）算法求解非线性方程组完成平台姿态角的反演.最后通过仿真和干涉合成孔径雷达实际数据验证了姿态角反演模型的有效性.     

Image autocoregistration and InSAR interferogram estimation using joint subspace projection

In this paper, we propose a new method to estimate synthetic aperture radar interferometry (InSAR) interferometric phase in the presence of large coregistration errors. The method takes advantage of the coherence information of neighboring pixel pairs to automatically coregister the SAR images and employs the projection of the joint signal subspace onto the corresponding joint noise subspace to estimate the terrain interferometric phase. The method can automatically coregister the SAR images and reduce the interferometric phase noise simultaneously. Theoretical analysis and computer simulation results show that the method can provide accurate estimate of the terrain interferometric phase (interferogram) as the coregistration error reaches one pixel. The effectiveness of the method is also verified with the real data from the Spaceborne Imaging Radar-C/X Band SAR and the European Remote Sensing 1 and 2 satellites.     

基于曲面投影的毫米波InSAR数据成像方法

与其它波段相比,毫米波系统具有体积小、重量轻、分辨率高等优点,成为近几年InSAR技术的研究热点。但因其波长短,毫米波InSAR对平台运动轨迹测量精度要求更高,非理想运动情况下传统成像方法数据处理及干涉相位提取困难,另外传统方法基于平面投影成像,在地形陡变时干涉相位缠绕和目标几何畸变较严重。为了解决传统方法在毫米波InSAR成像的以上不足,该文提出了一种基于曲面投影的毫米波InSAR成像方法,将不同通道回波数据投影到相同地形高程曲面上进行成像及干涉相位提取,并推导了曲面下地形高程与干涉相位的关系。仿真和实测数据结果验证了该文方法的有效性,结果显示该方法在平台非理想运动下较传统算法获得更好的InSAR成像和干涉相位质量,且减小了地形高程起伏引起的几何畸变及干涉相位缠绕,更有利于毫米波InSAR图像地形特征描述及高程提取。      

高分辨率机载InSAR高程距离向空变误差定标方法

高分辨率机载干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)是获取高精度数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)的重要手段之一。由于主副天线距离向相位方向图存在差异等原因,导致干涉相位偏差沿距离向变化,而传统的干涉定标方法将干涉相位偏差视为常数进行定标,无法消除干涉相位沿距离向变化的误差,因此使得定标后反演得到的高程存在距离向空变误差。针对该问题,该文提出一种单独将干涉相位偏差沿视角进行多项式拟合的定标方法。最后,利用一组机载实测数据对该方法加以验证,实验结果表明,该方法能有效地解决高分辨率机载InSAR高程测量距离向误差的空变问题。     

InSAR通道联合稀疏贝叶斯特征化成像

针对干涉合成孔径雷达(InSAR)成像,该文提出了一种通道联合结构化稀疏的贝叶斯成像算法,可实现图像稀疏特征化增强,以提升干涉相位噪声滤波和相干斑抑制性能。基于贝叶斯准则,利用多层级统计模型建立稀疏成像模型,结构化稀疏表示InSAR图像。在稀疏成像求解中,利用最大期望(EM)算法进行图像重构和多层级统计参数估计。由于能够联合利用通道稀疏统计特性,所提算法能够有效提升InSAR幅度和相位噪声滤波性能。最后,通过实验分析进一步验证该文算法的有效性。