基于正侧视模型的机载双天线干涉SAR外定标方法

采用基于敏感度方程的方法,研究了基于正侧视成像模型下的机载双天线干涉SAR系统的外定标问题。算法通过对干涉成像方程各参数求导,得到基于敏感度方程的误差模型,并在此基础上,依据若干地面控制点的精确数据,求解干涉参数偏差。通过迭代求解,得到定标后的干涉参数,并生成精确的数字高程模型及对地面目标点进行定位。利用我国自主设计、研制的机载干涉SAR系统获得的数据,进行了外定标处理实验,验证了方法的有效性。     

大区域稀疏控制条件下的多条带InSAR数据的联合定标研究

利用干涉SAR的DEM做大区域测图应用中,针对干涉SAR多条带拼接时出现的重叠区高程不一致问题,首次提出了利用条带间重叠区连接点进行多条带联合定标方案,减少了地面控制点的数量需求,降低了野外采集地面控制点的工作量,解决了多条带干涉SAR数据的高程不一致问题,突破了干涉SAR技术用于大区域测图的瓶颈。同时为了解决大区域多普勒中心频率的漂移问题,提出利用控制点估计多普勒中心频率线性漂移的方法。利用中国科学院电子学研究所自主设计、研制的机载干涉SAR系统数据,进行了定标处理实验,验证了方法的正确性和有效性。     

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。     

一种基于正弦模型的干涉SAR射频干扰抑制算法

P波段电磁波谱与多种通信、无线电频带混叠,这些应用会对P波段干涉合成孔径雷达（Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR）产生射频干扰（Radio Frequency Interference,RFI）。针对P波段InSAR系统射频干扰抑制问题,提出相位保持的抑制算法,算法基于正弦参数模型,采用阈值检测、迭代相参的处理技术,在抑制射频干扰对图像聚焦质量影响的同时保持回波数据的相位信息,该方法尤其适用于P波段InSAR系统。通过对仿真的机载干涉SAR数据进行处理,对比验证了算法的高效性。
     

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。     

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。     

面向双站SAR系统的长波PolInSAR目标自适应分解北大核心CSCD

双站SAR系统无时间去相干的特性,结合长波的强穿透能力,在估计植被结构参数上应用前景极大,借助极化干涉SAR分解技术研究双站SAR系统下的植被区散射过程,对揭示信号与地物的交互过程,构建植被结构参数反演模型具有重要意义。考虑模型适用性和双站SAR系统存在的不可忽略的去相干,将极化干涉矩阵表达为极化方位角扩展的广义表面散射矩阵、广义二次散射矩阵和Neumann自适应体散射矩阵与其对应相干成分乘积的和的形式,基于残差最小二乘准则,使用非线性最小二乘优化技术同时求解所有模型参数。使用BioSAR 2008项目的 L波段全极化机载数据对方法进行测试,获取了实验区不同散射机制的相干成分、相位分布和能量信息,结合机载激光雷达数据进行了分析。结果表明:分解方法对植被区不同散射机制区分良好,有效抑制了体散射功率高估;植被区表面散射在垂直向上的分布与植被高度和穿透程度存在联系,体散射相位中心高度与机载激光雷达植被高接近且趋势一致;有效估计了散射机制的相干性。     

基于机载InSAR生成DEM技术研究试验

本文描述了机载双天线合成孔径雷达干涉测量数据生成数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)技术,针对机载双天线InSAR数据自动生成DEM的数据处理流程进行试验,主要包括:复图像配准、干涉条纹图滤波、相位解缠、相高转换。本文基于VC++开发了机载InSAR干涉处理原型系统,利用分辨率为2m×2m的机载双天线X波段InSAR数据进行了干涉处理实验,并将生成的DEM和实测的控制点数据进行了对比分析。试验结果证明基于机载双天线InSAR数据生成DEM技术可满足1:50000的精度要求。     

一种机载SAR数据点目标辐射定标方法北大核心CSCD

针对机载平台姿态时变造成的天线波束指向不稳定而导致辐射精度下降的问题,提出了一种新的天线方向图定标方法。该方法基于sinc函数模型,考虑了飞机飞行过程中横滚角的影响,能够有效改善飞机姿态不稳导致辐射精度下降的问题。文章根据点目标响应能量计算、天线方向图定标和定标常数计算等关键步骤开展辐射定标研究,采用多波段机载SAR系统获取的C波段和X波段SAR数据对该方法的有效性进行了验证。积分法和峰值法的对比分析结果表明,结合本文新的天线方向图模型,积分法得到的相对和绝对辐射精度均优于峰值法,说明积分法提取点目标能量与本文改进的天线方向图模型结合的辐射定标方法能够满足高分辨率机载SAR数据辐射定标处理的要求。     

机载高分辨SAR系统成像技术

基于某机载高分辨SAR系统的飞行试验,研究机载高分辨成像面临的问题以及补偿措施。由于INS/GPS数据难以满足精度要求,研究从回波数据中提取多普参数,进行运动补偿和视线位移补偿;剩余相位误差通过PGA进行补偿,从而得到0.3 m高分辨SAR图像的成像。     

Joint interferometric calibration based on block adjustment for an airborne dual-antenna InSAR system

Mapping large areas using airborne dual-antenna interferometric synthetic aperture radar (InSAR) usually requires processing and mosaicking of different scenes from multiple strips. The overlapping areas of these multiple strips should have consistent elevation values. Due to the unstable attitude of the plane, the interferometric parameters usually vary for each scene during mapping. Therefore, interferometric calibration technology for high-precision height retrieval is required for the correction of the interferometric errors. The traditional interferometric calibration methods for a single scene usually use ground control points (GCPs) to estimate the interferometric parameters – this method cannot guarantee a consistent height in the area of overlap. Besides, GCPs are difficult to deploy over rough terrain, making it impossible to use traditional calibration methods. In this article, a joint interferometric calibration method based on the block adjustment theory used in photogrammetry is proposed for airborne dual-antenna InSAR. This method considers the accurate digital elevation model (DEM) height reconstruction model and can be applied with sparse GCPs. The principle of the proposed method is to make the best use of the GCPs within all the scenes and the tie points (TPs) between the adjacent scenes to establish an error relationship model. First, the weighting values of all GCPs and TPs based on their retrieval elevation error caused by the interferometric phase error and the position distribution difference are introduced in the proposed method. Next, the interferometric parameters are weighted to reduce the condition number of the normal equation. Then, an alternative approximation approach combined with the sparse matrix decomposition technique LDL^T is utilized to solve the normal equation, and the corrected interferometric parameters for each scene are obtained. High-precision joint interferometric calibration results for airborne InSAR systems are achieved by the proposed method and validated by experiment. Using the proposed method, the average mean error (AME) and root mean square error (RMSE) are below 0.6037 and 0.9176 m, respectively. Meanwhile, the maximum AME and RMSE of the reconstructed DEM height difference for the validation TPs in the overlapped area of the adjacent scenes are reduced from 1.2909 and 1.7245 m to 0.8864 and 1.2087 m, respectively.     

基于区域网平差的机载InSAR定标方法中控制点的选取策略及误差传递关系分析

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,为了降低系统随机误差对定标精度的影响,一般选取GCP控制点时,基于敏感度矩阵条件数最小原则要求GCP控制点尽量沿整个测绘带均匀分布,但在复杂地形区域,由于野外布放GCP控制点难度较大,有时很难满足应用条件,因而针对基于区域网平差理论的稀疏控制点下InSAR定标方法中控制点的选取策略及误差传递关系进行分析。结果表明：选取GCP控制点时,如果不能满足整个测绘带内沿距离向均匀分布的条件,在满足尽量沿距离向分散的同时,GCP控制点位置沿距离向靠近远距端分布是一种较好的GCP布设方法。另外,基于区域网平差理论的多条带联合定标处理时,传递顺序应该由远距端向近距端依次进行。最后,对丘陵区域3条带仿真数据进行定标处理,通过对不同选取策略下各条带的定标结果以及不同传递顺序下3条带联合定标结果进行比较,验证了稀疏控制点下InSAR定标方法中控制点选取策略及误差传递关系分析的有效性及合理性。     

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.     

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.     

An estimation method for InSAR interferometric phase combined with image auto-coregistration

1 Introduction Synthetic aperture radar interferometry (InSAR) is an important remote sensing tech- nique to retrieve the terrain digital elevation model (DEM)[1,2]. Image coregistration and interferometric phase unwrapping are two key processing procedur…     

用干涉合成孔径雷达技术获取地表三维信息

干涉合成孔径雷达已广泛应用于产生高精度的数字高度模型、测量地表形变等领域. 介绍了干涉合成孔径雷达的基本原理和相关领域的历史发展,并就干涉合成孔径雷达技术的处 理过程总结了如何利用干涉合成孔径雷达技术获取地表三维信息.对处理过程中的关键技术 --干涉图象的相位展开做了详细讨论,概括、分析、比较了近年来发表的大量的相位展开算 法,总结了各方法的优缺点,指出了问题所在.最后就国内、外在未来研究与应用方面的发展趋 势及前景做了简要论述.     

基于小波域HMT模型InSAR干涉图噪声滤波研究

相干斑噪声是InSAR干涉图固有的,且InSAR干涉图对相干斑噪声十分敏感,为了得到精度更高的干涉测量产品,需要对干涉图进行相干斑噪声滤波。针对InSAR干涉图中相干斑噪声的统计特性,提出了一种基于小波域HMT模型的InSAR干涉图滤波算法,对InSAR干涉图的实部和虚部分别进行处理。试验研究结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且大大地减少了残余点的数量,有利于提高InSAR干涉测量的精度。     

Effects of residual motion compensation errors on the performance of airborne along-track interferometric SAR

Two approximations, center-beam approximation and reference digital elevation model (DEM) approximation, are used in synthetic aperture radar (SAR) motion compensation procedures. They usually introduce residual motion compensation errors for airborne single-antenna SAR imaging and SAR interferometry. In this paper, we investigate the effects of residual uncompensated motion errors, which are caused by the above two approximations, on the performance of airborne along-track interferometric SAR (ATI-SAR). The residual uncompensated errors caused by center-beam approximation in the absence and in the presence of elevation errors are derived, respectively. Airborne simulation parameters are used to verify the correctness of the analysis and to show the impacts of residual uncompensated errors on the interferometric phase errors for ATI-SAR. It is shown that the interferometric phase errors caused by the center-beam approximation with an accurate DEM could be neglected, while the interferometric phase errors caused by the center-beam approximation with an inaccurate DEM cannot be neglected when the elevation errors exceed a threshold. This research provides theoretical bases for the error source analysis and signal processing of airborne ATI-SAR.