星载分布式InSAR测高性能的理论及系统仿真评价方法

针对星载分布式干涉合成孔径雷达(InSAR)系统空间几何构形,全面分析了卫星状态误差、干涉基线误差、干涉相位误差、时间、频率和波束三同步误差以及斜距测量误差等分布式InSAR测高误差源,给出了系统测高误差总的传递关系.以三大同步误差为重点,推导了各误差源到高程误差的理论传递模型,给出了分布式InSAR系统的理论评价方法.基于分布式InSAR全过程仿真平台,提出了一种通过构造一定平均坡度的典型场景和自然场景来进行系统仿真的实验评价新方法.通过理论和系统仿真实验两种评价方法的结合,使得分布式InSAR系统的性能评价更加全面、真实.     

最大相干波束同步方法及其性能验证研究

波束同步是分布式InSAR系统的关键技术之一.本文提出一种基于最大相干系数的星载分布式InSAR系统波束同步方法.分析了该波束同步方法下,双站多普勒中心频率的计算方法及双站图像信噪比的损失.进而从干涉图像对去相干、干涉处理中的独立视数以及干涉时刻配准误差的影响几个方面指出该方法相对于传统波束同步方法的优势,并进行了InSAR全流程信号级仿真验证.仿真结果表明,该方法可以有效提高分布式InSAR系统的测高定位精度.     

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.     

条纹频率分析的相位展开方法在InSAR中的应用

对InSAR干涉条纹图的形成进行了研究,基于星载InSAR的空间几何关系及雷达成像的特点给出了InSAR的干涉图模拟模型和计算公式。将条纹频率分析的相位展开方法应用于我们给出的干涉图模型,得到了很好的相位展开结果。条纹频率分析产生可靠性模板,基于该模板的排序算法将误差范围控制在局部最小的区域。     

分布式星载SAR系统时间同步和波束同步误差分析

三大同步是分布式星载SAR系统需要解决的关键问题之一。该文系统分析了时间同步和波束同步误差对分布式星载SAR系统的影响,时间同步部分首先推导了时间同步误差对成像的影响,其次基于时间同步误差模型和脉冲对传相位同步模型,分析时间同步和相位同步导致的相位误差之间的关系,波束同步部分基于星载双基SAR系统的不同姿态导引方式,分析波束指向误差和卫星姿态误差对合成天线方向图的影响,以及对多普勒去相干的影响,最后分析波束同步误差对距离向重叠幅宽的影响。仿真结果验证了本文理论分析的正确性,分析结果可以为分布式星载SAR的系统设计提供重要指导。      

双站SAR时频同步技术

基于星载SAR照射源的双站SAR系统,由于收、发系统分置,时间同步和频率同步误差会对成像结果造成影响,甚至不能成像,因此,时频同步问题是这类系统需要解决的关键问题之一。本文首先以基于星载辐射源、接收机固定在地面的双站SAR系统为例,详细分析了时频同步误差的模型,随后提出了一种利用直达波信号脉压峰值位置和相位信息提取时频同步误差,实现系统时频同步的方法,并对该方法的估计精度进行了分析。最后,通过仿真,对时频同步方法及其性能进行了验证。根据仿真结果分析,该方法取得了较好的性能,可以有效的应用于上述双站SAR系统。      

基于星载辐射源的被动SAR频率同步:误差分析与同步方法

基于星载辐射源的被动SAR的收、发系统采用各自独立的频率源,因此,其收、发系统本振信号存在着频率同步误差.在接收端解调过程中,该频率同步误差会引入一定的相佗误差,进而影响下一步的成像处理.本文针对基于星载辐射源、采用地面固定接收机的被动SAR系统,分析了不同类型的频率同步误差对其方位向相位的影响,提出了一种利用直达波信号提取相位误差的频率同步方法.在利用直达波信号提取相位误差时,零多普勒时间的精确估计是关键问题.文章改进了零多昔勒时间的估计方法,提高了其估计精度,从而较好地实现了频率同步.最后仿真分析了研究结论的有效性.     

近地卫星测控中的一种GPS时间同步方法

针对近地卫星测控中的星地时间同步问题,首先建立星地时差模型,在重点分析星地时差误差源的基础上,提出使用星载 GPS 接收机的时间信息对卫星时间进行同步,并建立 GPS 时间同步模型,从理论上对星地时差进行误差源的比较和分析,最后应用于近地卫星测控。结果表明,利用 GPS 的星地时间同步方法的误差源少,时间同步精度高,误差在±1ms 以内,精度优于 1ms,并施用于在轨卫星长期管理与测控。     

机载双天线高低频InSAR系统设计

介绍了机载干涉合成孔径雷达（InSAR）测高原理,建立了机载InSAR系统模型并推导回波信号接收和处理流程所涉及的公式,剖析机载InSAR系统测高的全部误差源。对比高、低频段刚性基线和非刚性基线两种配置情况下机载InSAR系统测高误差来源的异同。在满足一定分辨率和测高精度的要求下,优选系统的基线形式和长度,通过计算分析了各种误差源对测高精度的影响。最后,计算了成像信噪比、测高灵敏度和高程精度等指标,其结论可以作为机载InSAR系统设计的有益参考。     

InSAR误差建模与误差估计方法

针对干涉合成孔径雷达(InSAR)系统的误差问题,对系统各种误差源按照误差特性进行分析和分类,通过误差传递分析,建立了InSAR测高误差的参数化模型.在此基础上,利用地面控制点,通过最小二乘法得到整个测绘带内的系统性高程误差分布,进而根据各类误差对测高误差的影响规律,分别将恒定误差、缓变误差和随机误差分类提取出来.仿真...     

通道一致性误差对InSAR性能的影响分析

雷达设备收发分置带来的通道幅相一致性误差是单航过InSAR系统必须考虑的突出问题之一。该文建立了通道间幅度和相位一致性误差模型,采用面目标统计信号模型得到幅相误差存在时相干系数的计算结果,分析了通道一致性误差对InSAR干涉相位偏差和标准差的影响。最后利用地面半实物仿真试验得到实际雷达通道一致性误差引入的干涉测高误差,半实物试验结果与理论分析一致,验证了通道一致性误差影响分析的正确性。     

波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响分析

为了定量分析波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响,该文首先建立斜视条件下波束中心近似时运动补偿残余误差的数学模型,其形式类似于斜距误差。随后推导斜视条件下二次斜距误差对干涉SAR的影响,通过仿真验证了理论推导的正确性。最后详细讨论不同波段、斜视角、轨迹偏移、地形变化和斜距情况下波束中心近似对干涉SAR运动补偿后图像质量和相干系数的影响。该文的分析结果为机载重轨干涉SAR数据处理中运动补偿精度的估计提供了技术支持。     

机载双天线InSAR对飞数据处理与分析

干涉合成孔径雷达(InSAR)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InSAR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。      

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。     

InSAR自适应图像配准的干涉相位估计方法

提出了一种基于联合单像素模型的InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)干涉相位估计方法.能够根据配准误差的大小和方向来构造最优加权观测矢量,同时利用相邻像素的信息,因此具有自适应图像配准和降低相位噪声功能,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.     

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。      

分布式InSAR测高的基线测量精度指标分析

基线是分布式星载干涉SAR中的重要参数。从分布式InSAR测高的基本原理出发，推导了基线对InSAR测高影响的误差传递公式；然后结合基线的测量原理，提出了合理的基线测量精度指标；进而给出了由测高精度指标反演基线测量的精度指标的方法；仿真结果验证了其精度指标反演方法的正确性。