干涉合成孔径雷达成像技术研究

用SIR-C/X-SAR的X波段的原始数据,实现了真实数据下星载双航过InSAR的数字高度 地图。首先给出了一种新的解释InSAR三维成像原理的数学描述。该描述对成像关系做了合理近 似,与以前的一些描述相比具有如下优点:①把相位差与地表高度在距离线上直接联系在一起,清 晰地反映出它们之间的关系;②指明了基线对高度测量的有效贡献在于其在斜距垂直方向的投影 这一重要概念;③可用于对测高精度与部分成像参数之间的关系做理论分析;④可用于求取相位差 值到地表高度值之间的转换系数;⑤基本反映了成像处理的实际过程;⑥可解释为何工程上可将相 位差与高度之间近似看成线性关系。然后,给出了一个完整的实现数字高度地图的数据处理过程, 并将整个过程分成9个环节,逐一对各环节的目的和作用做了扼要说明。最后,给出了包括单视 SAR成像、干涉相位条纹、水平相差修正和干涉条纹的降噪滤波在内的处理过程中关键步骤的结 果,和最终的三维地貌成像结果。     

基于分块技术的相位展开算法

对干涉相位图的相位展开是干涉合成孔径雷达处理过程中的重要步骤,也是干涉合成 孔径雷达理论与应用研究的难点所在.在充分利用干涉相位图中的干涉条纹信息的基础上,提出 了一种基于分块技术的相位展开算法.首先对干涉相位图做了分块处理,块是由干涉条纹线和图 像边界线组成的一个封闭的区域,在一个块内不存在相位跳跃,即在块内的相位展开已经完成. 在下一步对全图做相位展开时,再逐块进行.最后通过后处理技术进行错误校正.通过对真实数 据的实验和与传统方法的比较,证实了算法的有效性和稳定性．     

一种基于干涉成像几何的水体类地表干涉处理方法

干涉合成孔径雷达在地形高程测绘方面有其独特的优点。工程应用中,场景中的水体类地表由于后向散射系数极小,相干性差,导致相位信息的噪声大,最终严重影响反演DEM的质量,以及由此得到的雷达正射影像的质量。提出了一种基于干涉成像几何的水体类地表在相位域进行干涉处理的方法,恢复场景中水体区真实相位,以得到高质量的DEM。通过对实测的机载干涉SAR数据进行处理,取得了很好的效果,验证了算法的有效性。     

合成孔径雷达差分干涉形变监测的质量评定分析

通过对D-InSAR数据处理过程中的不同误差进行分析,尤其是通过对差分干涉图和相位解缠的质量指标进行了详细分析和比较,研究了D-InSAR监测方案的质量评定与方案选取问题。并以西安地区1992-1993年间不同航迹,不同ERS干涉对的三个地面沉降监测方案为例进行了试验分析,结果显示采用干涉图和相位解缠的质量评定指标可以很好的进行监测方案的优选。     

星载合成孔径雷达的发展以及干涉测量应用

论述了星载合成孔径雷达的发展历程,介绍了作为其重要应用之一的星载InSAR的概念和发展,详细介绍了典型的系统如欧空局的ERS-1/2星对、美国的SRTM任务、新近发射的日本ALOS卫星以及计划今年发射的德国的TerraSAR-X雷达卫星和加拿大的RADARSAT-2雷达卫星.最后详述了星载InSAR未来的发展方向编队卫星技术以及国外重要的编队卫星计划如法国Cartwheel方案和德国TanDEM-X任务.     

基于区域网平差的干涉合成孔径雷达数字高程模型校正

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)是获取数字高程模型(DEM)的常规手段,而通过干涉技术获得DEM后,其精度会受到轨道定位、影像的配准、干涉图获取、相位解缠等精度的影响。已有的利用区域网平差提升DEM精度的研究忽略了DEM的初始平面定位误差的影响。引入DEM的平面高程一体化区域网平差,将区域网平差分解为平面定位六参数的优化和高程误差模型的平差求解两个独立的平差过程,同时利用激光测高数据作为高程控制。从哨兵干涉生成的20 m分辨率DEM实验结果看,平差后DEM的高程均方根误差(RMSE)从平差前的19.372 m提升到了3.459 m。DEM对应连接点的平面内符合精度RMSE从初始182.462 m提升至14.887 m。而传统的不考虑平面误差的DEM优化方法在平差后高程精度提升至7.865 m,远低于所提出的方法,验证了提出的考虑平面误差的区域网平差方法的有效性。     

干涉合成孔径雷达海浪遥感研究

海浪是重要的海洋环境参数, 它对港口建设、海上航行、油气田开发等具有重要的意义。合成孔径雷达(Syn thet ic Apertu re Radar, SAR ) 是目前大范围测量海浪的主要工具, 用它来估计海浪主波系统的波长和传播方向比较好, 但要定量的提供海浪的振幅以及SAR 图像强度与实际海面的关系是相当困难的, 而且由SAR 图像获取海浪方向谱也比较复杂。沿航迹干涉合成孔径雷达(Along-Track Interferometric Synthet ic Aperture Radar,ATI-SAR ) 是在平台飞行方向上安置两根天线的双天线合成孔径雷达。相对于合成孔径雷达, 真实孔径雷达调制传递函数对沿航迹干涉合成孔径雷达相位图像的影响很小, 因此沿航迹干涉合成孔径雷达更适合测量海浪。详细介绍了沿航迹干涉合成孔径雷达海浪遥感的成像机制, 为进一步反演海浪方向谱奠定了基础, 最后针对目前研究存在的问题以及今后有待研究的方向进行了探讨。     

获取张北地震同震形变场的差分干涉测量技术

基于合成孔径雷达差分干涉测量的基本原理,利用地震前后的ＥＲＳ－１／２的三景数据,获取了１９９８年１月１０日张北地震（Ｍｓ＝６．２级）的同震干涉纹图。这种差分干涉纹图能表现地震断层和形变场的同震形变特征,而且该方法无需任何的辅助信息,适用于大范围的地震监测与研究,研究表明,通过合成孔径雷达差分干涉测量技术能够获取高精的强震同震位移场数据,这是传统的地面观测方法所无法做到的。     

星载SAR干涉技术获取DEM及其精度分析

星载合成孔径雷达干涉（InSAR）技术是一种数据覆盖范围广、廉价、高效、方便的数字高程模型（DEM）获取方法,但在地面植被覆盖广、大气水汽含量高的地区其影像相干性随时间基线的增加迅速降低;同时,SAR卫星的轨道误差也影响DEM精度。利用ERS-1/2卫星串行模式SAR数据获取镇江地区DEM,分析了轨道误差对DEM精度的影响;根据干涉相位的统计特性,从理论上给出干涉相位噪声与相干系数和视数之间的关系。实验结果表明就干涉像对的卫星轨道误差和相位噪声而言,在小区域内DEM精度优于3.5 m。     

基于PSI技术监测上海市2009年～2010年区域地表沉降

采用振幅和相位联合分析的PS探测方法,以上海市作为实验研究区,进行PSI城市地表沉降监测并对成因进行了详细分析。实验结果表明:①由于大规模的城市建设、地下水开采、工业化生产和交通运输等活动,研究区内最大沉降速率达-47mm/年,平均沉降速率达-16.96mm/年,地表沉降比较明显。②2008年以前的沉降中心得到有效控制,现阶段有3个沉降中心较为明显,即罗泾镇宝山工业园区,平均沉降速率为-29.8mm/年;虹口足球场,平均沉降速率为-24.58mm/年;闵行经济技术开发区,平均沉降速率为-32.2mm/年。③地表沉降随着城市建设的发展向北、南、西南、东南逐步扩展。④水准数据验证了监测结果,精度可达±6mm,表明PSI技术在城市地表沉降监测中具有很大的优势。     

目标高程对SAR图像中目标位置偏差的影响

利用合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)干涉技术对目标场景进行三维成像时,目标自身高度会引起其在图像上产生相应的位移,从而导致数字地形高度图(Digital elevation model,DEM)中目标位置与实际观测场景中目标位置存在偏差.本文提出了一种新的雷达地面目标定位方法,通过详细分析雷达图像中目标位移的原因,具体推导了目标在方位向和距离向上的位移量与成像几何,目标高度之间的数学关系,提供了修正目标位置的理论依据.通过仿真实验,证明了本文理论分析的正确性.     

基于残差点的干涉相位图自适应滤波

为了能有效地对InSAR干涉相位图进行滤波,利用残差点矩阵作为滤波控制因子,对两种干涉相位图滤波方法进行了改进。该措施在不破坏致密的干涉条纹的情况下,通过引用干涉相位图的残差矩阵,对不同区域的图像采用不同强度的滤波器来实现自适应的降噪,同时详细描述了滤波方法的实施步骤,并用ERS-1重复轨道数据进行了验证,结果表明,该改进方法可取得良好的滤波效果。     

InDeandCoE: A framework based on multi-scale feature fusion and residual learning for interferometric SAR remote sensing image denoising and coherence estimation

Synthetic aperture radar (SAR) interferometry is a high-resolution microwave remote sensing imaging method. Over the past two decades, many researchers working on remote sensing have applied this technology in various disciplines, including environmental monitoring, disaster monitoring, and elevation mapping. However, due to the existence of many influencing factors in the acquisition stage, such as atmospheric humidity and temperature, the reflected wave signals from the ground will be disturbed when received by remote sensing satellites. The presence of noise in interferograms is inevitable. Therefore, the accuracy of interferometric SAR phase denoising and coherence estimation has a decisive impact on the validity of subsequent processing results. In this paper, we pioneer the use of a nested U-net as a feature extractor for interferometric SAR phase and coherence. In addition, we build a phase filter and a coherence estimator by using the residual learning module. With the aim of determining the unique non-local similarity of InSAR images, we use non-local convolution and channel attention mechanisms to extract features in different dimensions of the interferogram. Through quantitative and qualitative experiments, the proposed method performs better in phase denoising and coherence estimation than state-of-the-art methods.     

合成孔径雷达在导航系统中的应用

综述了合成孔径雷达和干涉式合成孔径雷达的发展、导航系统的发展以及它们两者之间的相互渗透和相互辅助的应用情况。针对全天候、全天时的现代高分辨力微波遥感成像的合成孔径雷达,分析了合成孔径雷达与惯导系统组合的性能和方式,研究了惯导系统对合成孔径雷达不足的弥补方法,为合成孔径雷达技术在导航系统中的应用提供了有用的参考。     

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。     

快速区域互相关InSAR图像配准方法

在分析复图像干涉相位对快速互相关算法配准精度影响的基础上,提出了一种快速区域互相关InSAR图像配准方法。该方法对图像的幅度谱进行区域相关操作,获得干涉相位空间角频率的粗估计,并对主图像进行干涉相位补偿。该算法通过上述步骤消除干涉相位变化对算法的影响实现了高精度配准。在仿真实验和实测实验中,通过与传统的快速区域互相关算法及最大频谱法进行对比,验证了本文算法的稳健性与有效性。     

结合全局上下文与融合注意力的干涉相位去噪

目的 干涉相位去噪是合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）技术中的关键环节,其效果对测量精度具有重要影响。针对现有的干涉相位去噪方法大多关注局部特征以及在特征提取方面的局限性,同时为了平衡去噪和结构保持两者之间的关系,提出了一种结合全局上下文与融合注意力的相位去噪网络GCFA-PDNet(global context and fused attention phase denoising network)。方法 将干涉相位分离为实部和虚部依次输入到网络,先从噪声相位中提取浅层特征,再将其映射到由全局上下文提取模块和融合注意力模块组成的特征增强模块,最后通过全局残差学习生成去噪图像。全局上下文提取模块能提取全局上下文信息,具有非局部方法的优势;融合注意力模块既强调关键特征,又能高效提取隐藏在复杂背景中的噪声信息。结果 所提出的方法与对比方法中性能最优者相比,在模拟数据结果的平均峰值信噪比（peak signal to noise ratio, PSNR）和结构相似性（structural similarity,...     

基于随机并行梯度下降算法的InSAR相位解缠方法

相位解缠是干涉合成孔径雷达InSAR数据处理中的一个关键步骤,解缠结果的好坏直接影响最终数字高程模型的精度。介绍了一种基于随机并行梯度下降SPGD算法的解缠方法,该方法对图像中各相位点施加随机并行扰动,通过迭代使得解缠误差代价函数收敛到全局最优值,从而实现相位解缠的目的。模拟和实测数据实验结果表明,相较于最小二乘解缠方法,随机并行梯度下降解缠算法精度更高,且原理简单,易于实现,为相位解缠提供了一个全新的思路。