机载干涉SAR 运动补偿中地物目标定位误差的影响分析

在基于IMU/GPS 测量数据的运动补偿方法中,IMU 测量误差和地物目标定位误差导致不准确的相位补偿量,从而引入残余运动误差。该文针对机载干涉SAR 运动补偿中地物目标定位误差的影响,建立了在斜视条件下由地物目标定位误差引入的残余运动误差的数学模型,分析了导致地物目标定位误差的系统采样延时误差、多普勒中心频率误差和参考DEM 误差对残余运动误差的影响,重点讨论了参考DEM 误差对干涉SAR 图像质量、干涉相位和相干系数的影响。该文的讨论结果为机载高精度SAR 和重轨干涉SAR 数据处理中运动补偿精度提供了理论基础。      

星载寄生式InSAR系统频率同步误差分析

频率同步是星载寄生式InSAR系统的关键问题之一。根据频率源的工作特性,建立了一种新的频率源误差模型,并在该模型的基础上详细分析了频率同步误差对双站SAR成像及分布式InSAR高程测量的影响。建立了频率同步误差到干涉相位误差的传递模型,指出了星载分布式InSAR系统对频率源准确度及稳定性的要求,仿真验证了理论分析的正确性,分析结果对星载分布式InSAR系统的设计具有重要意义。     

干涉SAR三维地形成像数据处理技术综述

干涉合成孔径雷达（InSAR,Interferometric Synthetic Aperture Radar）三维地形成像技术能够提供精确的高分辨率地形高度信息,它在上世纪后期发展非常迅速,目前仍是SAR技术领域的研究热点之一。本文给出了干涉SAR三维地形成像数据处理流程及主要步骤,综述了图像配准、相位展开、基线估计以及高度计算等干涉SAR数据处理步骤实现算法的发展概况,比较了各种算法的优劣,最后分析了干涉SAR三维地形成像数据处理所面临的技术难点,并对未来的研究重点作了展望。     

近天底干涉SAR动态海面高程测量误差分析

采用近天底的宽刈幅干涉高度计是近年来新发展的海面高程测量技术,与陆地高程测量不同,海浪一直处于随机运动之中,其动态特性会在合成孔径雷达(SAR)成像和干涉处理中引入显著误差。对于厘米级的干涉测量精度要求来说,该误差是主要误差源之一。该文研究了由海面特性引起的高程误差机理及其对于近天底干涉SAR测高精度的影响,建立了运动误差理论模型,同时考虑了电磁偏差与叠掩偏差影响。基于不同SAR工作体制,在不同海况下进行了理论近似仿真,并进行了干涉SAR全链路仿真,全链路仿真结果能够与理论仿真较好地吻合,验证了误差模型的正确。结果显示由海浪引起的误差随着多普勒中心频率近似呈线性变化,且与目标散射加权径向速度成正比。误差不仅与海浪特性相关,还与雷达系统参数相关,这能为未来系统设计、误差预算和海面高程处理提供参考。

     

多通道SAR误差估计与补偿方法及其实测数据验证

多通道SAR系统能够突破最小天线面积条件的约束,同时获得宽测绘带、高分辨率的SAR图像。相对于单通道SAR系统,多通道系统中存在更多的误差源,这将大大降低SAR图像的质量。利用一组三通道SAR实测数据作为实验对象,根据各种误差源对SAR成像处理的影响,对系统中可能存在的各种误差源进行了分类并给出相应补偿方法。实测数据的处理结果验证了以上方法的有效性。     

基于加权最优化模型的机载InSAR联合定标算法

多个相邻场景同时进行干涉参数外定标的过程称为联合定标,联合定标能够保证相邻场景的高程衔接性,能够实现无控制点场景的干涉定标。该文提出了一种适用于机载InSAR系统的联合定标算法,该算法利用控制点和同名点信息,建立了关于待定标参数的约束方程组,并通过最优化的方法对其进行求解。同时依据各控制点和同名点处的相干系数、位置分布的不同,对各约束方程进行了加权,从而顾及到了不同质量和分布的控制点、同名点在联合定标中的权重差异。实测数据处理结果表明,该文算法优于传统的基于敏感度方程模型的联合定标算法。     

极化干涉SAR面向城区不同处理模式的误差影响分析

极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)在城区等复杂场景下的应用受到了越来越多的关注。面向城区的极化干涉SAR处理主要包括基于极化最优相干的干涉测高、基于极化分解的干涉测高、联立极化干涉观测方程直接求解不同散射机制高度这3种模式。现有研究对各类误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响分析尚很欠缺。该文在构建极化干涉SAR误差模型的基础上,提出了联立极化观测方程下散射机制的求解方法,推导了极化失真和干涉误差在极化干涉SAR不同处理模式下的综合影响模型,并通过仿真验证了模型的正确性,同时给出了3种处理模式补偿误差后的高度反演结果,补偿误差后通过极化最优相干得到建筑区域高度的均方根误差(RMSE)为2.77 m。在此基础上,通过仿真给出了极化干涉SAR不同处理模型下的误差影响曲线,比较了不同处理模型受误差影响的程度,并给出了合理解释,研究结果为极化干涉SAR系统设计、处理方法选择及数据应用提供了参考。     

顺轨干涉SAR海洋表面流场迭代反演算法

该文在分析传统顺轨干涉SAR表面流场速度分离方法不足的基础上,根据海面微波成像仿真模型建立了顺轨干涉SAR海洋表面流场迭代反演算法。利用该迭代反演算法对JPL AIRSAR获得的机载顺轨干涉SAR数据进行流场反演,并将反演流场与普林斯顿海洋模型(POM)的输出流场进行对比,两个流场具有很好的一致性,证实了该迭代反演算法的有效性。     

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.     

一种改进的基于DEM的机载重轨干涉SAR运动补偿算法

该文研究了基于DEM(Digital Elevation Model)的高精度重轨干涉SAR运动补偿算法。分析了平地假设及波束中心近似造成的残余运动误差的影响,表明对重轨干涉SAR系统进行基于DEM的高精度运动补偿的必要性。分析了对外部DEM数据精度要求,指出利用低精度DEM数据进行精确运动补偿获取高精度DEM数据的可行性。针对现有基于DEM运动补偿算法的不足提出改进算法。该算法根据载机轨迹偏移和地形起伏自动调节参数,可实现精确且高效的运动补偿。对X波段重轨干涉SAR数据进行运动补偿处理,验证了该算法的有效性及其在精度和效率两方面相比于现有算法的优势。     

极化干涉合成孔径雷达图像信息提取技术的进展及未来

作为雷达成像遥感一个崭新的研究领域,上世纪90年代末出现的极化干涉合成孔径雷达信息提取技术已日益引起广泛的关注,在未来若干年内必将成为遥感领域的一个趋势和研究热点。该文对目前国内外该技术的进展现状及其应用领域进行了全面的阐述和分析,并在此基础上对该技术的未来发展进行了预测。     

基于圆迹干涉SAR的DEM提取

圆迹干涉SAR具有对场景目标进行全方位观测测量的优势,为了满足高分辨率圆迹SAR成像对高精度的场景数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)的需求,该文提出了一种基于圆迹干涉SAR数据的高程估计方法。首先推导了采用后向投影(Back Projection, BP)算法时的圆迹干涉SAR信号模型,然后给出了基于圆迹干涉SAR处理的场景DEM提取流程,最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

机载干涉SAR 区域网三维定位算法

区域网3 维定位是指同时获取多个干涉合成孔径雷达(InSAR)场景中各像素点的北向、东向和高程向的地理坐标。联合定标是区域网3 维定位的关键环节,能够保证3 维位置精度和相邻场景间的位置衔接性,并且能够在稀少控制点的条件下实现大区域多场景的3 维定位。该文提出一种适用于机载InSAR 系统的联合定标算法,该算法对多个场景的3 维位置同时定标。该算法利用最优化模型实现联合定标,并且在最优化模型中引入了权值,从而顾及到了不同质量、不同分布的控制点、同名点在联合定标中的权重差异。机载InSAR 实测数据的实验结果表明,该算法在3 维定位精度和实现过程的简洁度方面均优于传统的联合定标算法。      

一种改进矢量量化进行SAR原始数据压缩的方法

在通常的块自适应矢量量化的基础上,对其进行了改进。首先对原始数据进行块自适应量化,并将其符号位提取出来单独编码,从而大幅度缩小了数据的动态范围,然后对块自适应量化后的数据进行矢量量化编码。实验结果证明,该算法可以降低矢量量化的复杂度。     

Interferometric SAR phase unwrapping using Green's formulation

Any method that permits retrieving full range (unwrapped) phase values starting from their (-π,π) determination (wrapped phase) can be defined as a phase unwrapping technique. This paper addresses a new procedure for phase unwrapping especially designed for interferometric synthetic aperture radar applications. The proposed algorithm is based on use of Green's first identity. Results on simulated as well as on real data are presented. They both confirm the excellent performance of the procedure     

干涉合成孔径雷达系统的最优基线

本文从干涉合成孔径雷达（ＩＮＳＡＲ）的系统原理出发,深入地了影响ＩＮＳＡＲ系统特性的干涉基线。基于形成干涉图像的ＳＡＲ信号之间的频率偏移理论,本文引入干涉合成孔径雷达系统的信号带宽、信噪比及距离向分辨力的概念。根据所提出的概念,得到干涉系统的最优基线,仿真计算结果与实际系统中所采用的系统基线基本吻合。     

InSAR大气误差改正中的空间插值研究

该文针对利用辅助数据进行InSAR大气误差改正时存在的空间插值问题进行了详细探讨,分别利用模拟数据和GPS观测数据进行了实验。实验结果表明,相较于函数方法和统计方法,反距离加权法与Kriging方法是更适用的插值方法,而它们的插值效果会受到辅助数据的类型、精度及分布的影响,当辅助数据质量较高且呈规则分布时效果最好。另外,若在空间插值过程中考虑高程的影响,能明显提高插值精度,从而改善大气误差改正效果。     

基于回波的多子带SAR系统载频误差补偿方法研究

为了提高SAR系统的分辨率,在距离向可以通过发射一系列不同载频的窄带信号,通过信号处理的方法实现带宽合成,进而得到等效大带宽信号对应的分辨率。为有效实现带宽合成,要求不同子带回波的载频步进值严格已知,这在某些实际应用环境中,并不能总是满足,因而需要从回波数据中直接估计步进值。该文提出一种基于子带回波数据的载频误差估计与补偿方法。该方法基于压缩后子带回波数据多普勒相位与载频的关系,对子带图像进行干涉处理,提取差分相位,并利用差分相位沿方位向的冗余进行相干积累,获得以实际载频步进值为振荡频率的单频信号,进而通过频谱分析方法得到误差频率,并对子带间相位误差进行补偿。通过该方法,能够实现子带信号的相干合成,提升了SAR数据成像质量。实验数据的处理结果验证了该方法的有效性。     

基于回波数据的超高分辨率SAR通道相位误差估计与补偿

为提高SAR系统的距离分辨率,采用多通道合成的方法来提高信号带宽是当前采用的主要技术手段之一。针对多通道之间相位失配的问题,该文提出一种基于回波数据的通道相位误差估计与补偿方法。首先,建立通道相位误差的多项式模型,对通道内高阶误差进行估计和补偿;然后,在多通道合成的过程中对通道间残留的低阶误差再次进行估计和补偿。以压缩脉冲聚焦效果最优为目标,建立通道相位误差的最优化估计模型。该方法针对多通道合成的实际情况对误差估计与补偿的过程进行分解,并且数据处理中只需抽取少量回波数据作为样本,因而具有效率高、收敛速度快的优点。通过对八通道实际数据的处理和分析,验证了该方法的有效性。     

Interferometric SAR image restoration using Monte Carlo metropolismethod

We present a novel method of interferometric synthetic aperture radar (InSAR) image restoration. An InSAR image is modeled as a complex-valued Markov random field (CMRF). Corrupted parts, which are indicated by residues in phase data, are restored by using the Monte Carlo Metropolis (MM) method based on their uncorrupted neighbor's CMRF parameter values. The system is implemented as a complex-valued neural network. The restoration process reduces the residue number, which is useful in the phase unwrapping process. The advantage of the method is demonstrated in the unwrapping process of an InSAR image that contains highly dense residues