一种新的基于形态学的InSAR干涉相位图滤波算法

在干涉合成孔径雷达（InSAR）成像中，由于相位噪声的影响，在相位展开前应该对干涉相位图作滤波处理，以保证相位展开后结果的正确性，获得真实的数字高度模型。对于InSAR干涉相位图的滤波，滤除相位噪声的同时，应确保有用跳变信息不被滤除。本文基于形态学原理，结合数据的量化处理，提出一种新的InSAR干涉相位图的滤波算法。实验结果表明，该滤波算法的效果优于Candeias等人提出InSAR干涉相位图的形态学滤波算法，且运算速度更快。     

一种星载InSAR高精度快速DEM重建方法

面对全球干涉测量的海量实测数据,在保持精度的情况下,如何提高处理速度是星载干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)数据处理必须考虑的重要问题.数字高程模型(digital elevation model,DEM)重建是InSAR数据处理中较为耗时的一个关键环节.针对星载InSAR处理中DEM快速重建的难题,从DEM重建原理出发,分析揭示了干涉相位与目标点三维坐标映射关系的两个基本特性,一是目标点的三维坐标与干涉相位的关系可以分别用多项式来进行拟合,二是SAR图像上相近像素各自对应的多项式变化不大,并从理论上对特性的成立进行了论证.基于此,提出了一种快速DEM重建方法,给出了快速算法的详细步骤及关键参数的取值方法.最后,利用德国最先进的在轨雷达卫星TerraSAR-X获取的重复轨道干涉数据进行快速DEM重建,处理结果表明在重建精度损失较小的情况下,显著提高了重建速度,验证了该方法的高效性和正确性.     

星载双天线干涉SAR基线高精度测定

星载干涉合成孔径雷达(InSAR)基线的高精度测定是获取地面数字高程信息的关键技术,针对双天线InSAR系统,采用光学系统测量和激光测距联合法。其中,光学系统用于测量基线指向,根据3点T型标志点,给出近似解析解确定算法;由于光学成像测量在相机视轴方向精度不高,需采用激光测距方法,通过信号混频FFT检测相位,最终确定基线长度。模拟结果显示,光学测量与激光测距相联合可高精度确定干涉基线矢量。     

基于信号子空间估计的多基线InSAR干涉相位图滤波方法

多基线干涉合成孔径雷达（Interferometic synthetic aperture radar,InSAR）利用长短基线之间的关系,能够获得优于单基线InSAR的高程测量结果。本文针对多基线InSAR的数据特点,提出了基于信号子空间估计的多基线InSAR干涉相位图滤波方法。该方法将不同长度基线下所获得干涉相位图中同一像素单元信号作为一个训练样本,通过信号子空间的估计完成多基线InSAR干涉相位图滤波。仿真实验结果表明,本文方法可以在运算时间相当的情况下,获得优于回转均值滤波算法和回转中值滤波算法的滤波性能,是一种可满足实时处理要求的有效的多基线InSAR干涉相位图滤波方法。     

步进线性调频信号舰船ISAR成像的实时信号处理

针对舰船目标的复杂运动特性以及采用步进线性调频信号给实时处理带来的困难,本文设计了以数字信号处理器作为处理单元数字信号处理板卡,选择了适于步进线性调频信号舰船逆合成孔径雷达(ISAR)成像实时处理的算法流程,并完成了实时处理在信号处理板卡上的任务分配和程序编写.该方法能够完成步进线性调频信号舰船目标ISAR成像的实时处理任务,外场试验的结果验证了本文方法的有效性.     

合成孔径雷达及其干涉技术研究进展

合成孔径雷达(Synthetic aperturer adar，SAR)能够在全天候、全天时条件下对地面进行大范围测绘，是现代民用遥感和军事侦察中的重要手段。本文回顾了SAR及干涉合成孔径雷达(InSAR)技术的历史，叙述了SAR由非聚焦到完全聚焦，由光学处理到全数字式处理，由二维测绘到干涉三维测绘的发展历程。通过例举典型系统，介绍了国外机载、空载SAR和InSAR技术的现状，并对我国近年来在该领域取得的进展作了简要介绍。最后，本文给出对SIR—C／X—SAR采集的航天飞机SAR数据处理所得到的成像结果。     

InSAR干涉纹图噪声抑制算法的比较及改进

干涉纹图中的噪声影响着InSAR的图像质量,使得相位解缠无法进行或者使生成的DEM精度降低.为了获得高质量的InSAR纹图,必须对噪声进行有效抑制,同时保持空间分辨率.文中探讨了InSAR干涉纹图的噪声抑制方法,提出了一种新的干涉纹图的滤波方法.并采用了真实数据验证了方法的有效性.     

近地轨道多目标ISAR成像方法研究

空间目标的逆合成孔径雷达(ISAR)图像包含丰富的信息.但足当雷达波束中包含多个运动目标且目标在距离维无法分辨时,很难得到多目标ISAR图像.通过对回波信号的分析,建立了宽带线性调频雷达信号的近地轨道多目标ISAR成像模型.在分析了空间目标的高速运动对多目标成像的影响后,提出了用商阶模糊度函数积进行多分量多项式相位信号参数估计的方法.利用估计的参数进行同波分离、速度补偿,消除目标高速运动对多目标成像的影响.最后通过仿真验证了分析结果的正确和算法的有效.并提出了近地轨道多目标成像的一般方法.     

InSAR处理中滤波方法研究 

合成孔径雷达干涉图质量直接影响相位解缠精度,对干涉图进行滤波处理,去除相位图噪声,改善干涉图质量,是InSAR处理中十分重要的步骤,通过探讨方位向与距离向滤波,以及多视滤波、圆周期均值/中值滤波、基于梯度自适应滤波、Goldstein自适应滤波等噪声抑制方法,并利用Envisat ASAR数据对以上滤波方法进行对比验证。     

绕环天线的干涉ISAR测高算法

提出了两副雷达天线在平面内绕环时的干涉逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像算法.现有的干涉ISAR成像研究通常忽略了天线几何位置对成像影响,将天线设置为仅在高度上有差别的两副垂直天线.针对这一情况,本文推导了当两副雷达天线不垂直时、特别是在平面内圆周绕环时的干涉ISAR测高算法.研究结果表明,干涉ISAR高程测量不仅与基线长度有关,还与散射点横距坐标有关,于是需要对散射点横距进行估计.仿真结果验证了在此情况下干涉ISAR测高公式的正确性,并进一步分析了天线基线与有效基线之间夹角的变化对测高精度的影响.经统计,目标高度平均测量误差低于3%,几乎达到原两副天线垂直时的测高精度.     

An approach for refocusing of ground fast-moving target and high-order motion parameter estimation using Radon-high-order time-chirp rate transform

Long synthetic aperture time can improve the imaging quality of a ground moving target, whereas a moving target may be severely smeared in the cross-range image due to the range migration and the Doppler frequency migration. In this paper, the effects of the third-order Doppler broadening and Doppler ambiguity of a fast-moving target are considered. To address these issues, a novel motion parameter estimation method named high-order time-chirp rate transform (HTRT) is proposed, and then a new synthetic aperture radar (SAR) imaging method based on Radon-HTRT (RHTRT) for a ground moving target is developed. The major contributions are as follows: 1) The proposed SAR imaging method can eliminate the Doppler ambiguity effect. 2) The proposed method can realize longer time coherent integration than Radon–Fourier transform (RFT) and Radon–fractional Fourier transform (RFRFT) methods. 3) The proposed method is computationally efficient since HTRT can obtain the motion parameters of a moving target via performing the 2-dimensional (2-D) fast Fourier transform (FFT). Both the simulated and real data processing results show that the proposed method can finely image a ground moving target in a high signal-to-clutter and noise ratio (SCNR) environment.     

POS数据在机载干涉SAR运动补偿中的应用

提出了一种利用高精度的定位定向系统(POS)数据,在SAR成像阶段实现机载干涉SAR运动补偿及图像配准的成像处理方法。该方法针对机载干涉SAR系统的双天线雷达数据对的特点,在成像阶段直接利用高精度的POS数据完成干涉SAR图像对的位置误差补偿、干涉相位误差补偿以及自动配准等过程。实际处理结果表明,该方法可以有效地提高机载干涉SAR的图像质量,改善复图像对之间的相干性,非常适用于机载双天线干涉SAR雷达数据的成像处理过程。     

利用星载InSAR技术提取镇江地区DEM及其精度分析

InSAR技术是目前获取高精度数字高程模型（DEM）的一种新方法。为了分析InSAR技术提取DEM的精度,首先介绍了美国航天飞机雷达SRTM DEM的精度和数据结构,然后以江苏镇江地区作为试验区,采用ERS1/2卫星影像来提取DEM,并对星载SAR提取的DEM与SRTM 3弧秒分辨率DEM的精度作了比较。 结果表明,利用星载SAR提取的DEM分辨率与SRTM 3弧秒分辨率的DEM相当,能很好地显示出地形起伏（如山脉、沟谷）的纹理特征。进一步的研究还表明,利用InSAR技术提取DEM的精度与SRTM 3 DEM之间存在5米左右的系统误差,并对产生这一系统误差的原因作了详细分析。     

无权重多重网格的最小二乘相位解缠研究

相位解缠是干涉合成孔径雷达（InSAR）测量地形高程、重建三维地形模型的重要步骤之一。介绍了最小二乘的相位解缠原理,提出了一种基于无权重的多重网格算法求解离散泊松方程。该算法是在较大网格基础上解决偏微分方程（PDE）的快速方法,将误差的低频成分转换为高频成分,这样就可以使用高斯-塞德尔松弛法去除多种频率的误差分量。实验结果证明：该方法具有收敛速度快,解缠精度高等优点。     

基于加权联合导向矢量模型的InSAR干涉相位估计

基于干涉图的传统干涉相位估计方法,当由于图像配准误差而导致的干涉图质量较差时,就难以恢复出准确的真实干涉相位.本文提出了一种基于加权联合导向矢量模型的InSAR干涉相位估计方法.该方法构造最优联合观测矢量和加权联合导向矢量,同时利用相邻像素的相干信息,并采用波束形成技术,因此具有自适应图像配准和降低相位噪声的功能,因而可以在SAR图像配准精度很差(可以允许达到一个分辨单元)的条件下准确地估计相应像素间的干涉相位.仿真及实测数据的处理结果证明了此方法的有效性.     

Optimal estimation of interferometric phase for measuring surface deformation

In recent times, time-series interferometric synthetic aperture radar (InSAR) methods are developed to retrieve the deformation signal in non-urban areas from distributed scatterers (DS). Phase triangulation algorithm (PTA), an important step in these methods for filtering decorrelation noise from DS, aims at optimal estimation of the filtered wrapped interferometric phase values using InSAR data stack. The uniqueness of this research work lies in the incorporation of one such PTA only to provide an optimal set of wrapped interferometric phase values before phase unwrapping in the open source StaMPS processing environment. The proposed methodology, when adapted to measure surface deformation in Tehri reservoir rim region, Uttarakhand, India using Environmental Satellite (Envisat) C-band advanced synthetic aperture radar images, works efficiently and has enhanced the spatial coverage of measurement pixels compared to standalone PS-InSAR processing. It is also revealed from the one-dimension-line of sight velocity map that resulted velocity estimates are congruent with standalone PS-InSAR processing.     

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。     

Advanced InSAR techniques for deformation studies and for simulating the PS-assisted calibration procedure of Sentinel-1 data: case study from Thessaloniki (Greece), based on the Envisat/ASAR archive

Using state-of-the-art InSAR techniques, namely persistent scatterers (PSs) and small baseline subset (SBAS) approaches, this study contributes to open geotechnical questions in the area of Thessaloniki (Greece) from a remote-sensing perspective. It also demonstrates the potential of these techniques for calibration purposes, with reference to the new C-band synthetic aperture radar (SAR) sensor on board the Sentinel-1 mission satellites. By exploiting the historical archive of Envisat/ASAR data, as well as a pair of the first Sentinel-1A SAR images, recent (2004–2010) deformation rates up to 18 mm year^–1 are detected over the study area. These results are then compared to the findings of previous InSAR and geophysical observations, indicating for example, subsidence or tectonic activity. On the other hand, the usefulness of the PS technique is shown over the same region for external SAR calibration purposes. This process simulates the PS-assisted calibration procedure to be applied systematically to Sentinel-1 SAR products.