星载干涉SAR中的基线问题

基线在星载干涉SAR的系统设计和数据处理中起着非常重要的作用.本文比较全面地阐述了空间基线在星载干涉SAR中的作用.特别分析了星载干涉SAR中空间基线对SAR图像相关性、地距分辨率以及干涉SAR数据处理中的距离向平地效应和多视平均处理的影响.讨论了星载干涉SAR空间基线的设计问题,推导了空间最优基线的确定公式.最后进行了计算机仿真,仿真结果表明分析正确.     

星载多基线InSAR理想相位图的快速仿真方法

针对星载多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)系统,该文研究并提出了基于数字高程模型(DEM)数据、卫星轨道和基线信息的干涉相位的快速仿真方法。利用前向地理编码进行星载InSAR几何约束下的DEM模型匹配,完成多基线InSAR干涉相位生成,并通过多项式近似和混合迭代实现对模型匹配过程的优化。理论分析和仿真实验表明,该方法在显著提高计算效率的同时,保持了较高的相位生成精度,并且对复杂DEM模型有很好的迭代收敛性,适于实现对大场景复杂地形的星载多基线干涉相位快速仿真。     

基于毫米波多基线InSAR的雷达测绘技术

机载毫米波InSAR具备不受光照限制、测绘幅宽大、测绘精度高的特点,近年来随着其技术的不断发展和完善,逐渐成为一种被广泛关注的测绘手段。在针对小型飞行平台的高精度毫米波InSAR系统设计中,InSAR基线构型、多基线配置、外部数字高程模型(DEM)参考及InSAR处理流程是系统设计的核心。该文分析了机载毫米波InSAR系统中基线参数对干涉高程测量的影响,提出基于一体化天线吊舱的毫米波多基线InSAR系统设计思路,在此基础上提出基于时域成像算法的毫米波多基线InSAR测高处理流程。最后,实测数据实验验证了该文给出的机载毫米波多基线InSAR系统及其干涉数据处理方法在大比例尺测绘任务中的可行性和有效性。      

基于估算垂直基线获得高程数据的方法

根据InSAR的测量原理，对基于频域估算干涉图条纹频率并得到系统垂直基线的方法进行了详细的描述；进而分析研究了垂直基线和数字高程信息的关系。最后，利用实际数据仿真验证了该方法的可行性。     

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.     

基于定位方程的多基线InSAR测高精度分析

分布式星载合成孔径雷达干涉测高系统提供了多个通道的观测数据。为地面目标的高程重建提供了冗余信息,文中提出通过对多基线定位方程进行泰勒展开的一阶近似方法,分析了该冗余信息对测高精度的影响。从提高测高精度、优化系统设计的角度出发,通过调整系统基线的指向来改变各参数的误差传播系数,得到最优的测高精度。采用Monte—Carlo和信号仿真两种方法验证了误差传播系数的理论推导,同时将优化后的多基线系统的高程误差传播系数与单基线系统作了对比。结果表明,上述测高精度分析方法是可行的;通过合理的多基线设计,可以降低单基线系统各参数的高程误差敏感度。     

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。     

编队卫星InSAR三同步技术地面验证系统设计研究

天基InSAR系统可全天时、全天候获取全球高精度三维高程信息,在军民领域具有极大的应用价值。基于编队卫星的InSAR系统由于可形成更优化的基线而成为研究的热点。对基于编队卫星的InSAR系统实现来说,时间、空间和相位三同步是其关键技术。如何在地面进行三同步技术的验证成为一个关键的问题。基于天地等效性分析,设计了一种基于地面轨道火箭橇系统的InSAR三同步验证系统,开展了有限元仿真分析和地面试验研究,通过模态分析对系统的刚度进行了验证。试验研究中,对系统安装架切轨向位移、合成孔径长度等指标进行了测试。仿真和试验结果表明,所提出的三同步验证系统设计取得了良好的验证效果,对编队卫星InSAR 系统三同步技术的地面验证具有重要参考价值。     

一种基于干涉条纹频率的星载InSAR基线估计新方法

现有基于干涉复图像的基线估计方法采用平地假设并利用傅里叶变换估计条纹频率,应用于星载InSAR时基线估计误差很大.本文针对星载InSAR,从基线计算公式和条纹频率估计两个方面对现有基于干涉复图像的基线估计方法进行改进,提出了一种基于干涉条纹频率的高精度星载InSAR基线估计新方法.在考虑地球曲率的情况下,推导了星载In...     

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.     

地形测绘用三天线机载干涉合成孔径雷达

回顾了中国科学院电子学研究所重复飞行机载L—SAR干涉系统和机载X波段双天线干涉SAR系统的研制和试验，阐述了利用收发天线分置结构拓展干涉基线长度的方法。在采用三天线的收发天线分置结构机载干涉SAR的基础上，构建三天线的双基线机载干涉SAR，并就其基线精密动态测量和基线优化设计两个关键技术以及系统性能进行了分析。分析结果表明，利用三天线构成的双基线机载干涉SAR是改进相位展开过程、提高高程测量精度的有效方法。     

Studies of multibaseline spaceborne interferometric syntheticaperture radars

The authors have utilized a set of Seasat synthetic aperture radar (SAR) data that were obtained in nearly repeat ground-track orbits to demonstrate the performance of spaceborne interferometric SAR (INSAR) systems. An assessment of the topography measurement capability is presented. A phase measurement error model is described and compared with the data obtained at various baseline separations and signal-to-noise ratios. Finally, the implications of these results on future spaceborne INSAR design are discussed     

基于全极化SAR非监督分类的迭代分类方法

本文在全极化合成孔径雷达(SAR)特征分解和最大似然估计(ML)分类的基础上,提出基于全极化SAR极化特征分解及最大似然估计的非监督分类迭代算法.这种方法灵活性好、精度高.本文提出了迭代分类方法的几种方案.针对特征分解和ML分类的各自特点,进行了分析比较,可以根据实际需要选择适合的迭代方法.并利用NASA JPL实验室的实测数据对该迭代分类算法进行了实验研究,得到了很好的实验结果.实验结果证明这种迭代算法有很好的适应性和很强的鲁棒性.     

分布式卫星的环绕对InSAR测高精度的影响

分布式卫星SAR系统是最近提出的一种新的SAR系统,该文结合干涉SAR(InSAR)技术,研究了该系统中InSAR成像所面临的问题,分析和推到了系统环绕引起的干涉相位、基线等参数的变化,以及对成像高度精度的影响,给出了相应的数学模型及关系曲线。分析结果表明随着环绕角度的增加,测高误差增大,必须对相位和基线进行合理修正。     

编队小卫星干涉合成孔径雷达基线设计研究

该文提出了一种编队小卫星干涉合成孔径雷达(INSAR)基线的设计方法,该方法基于编队小卫星空间几何模型和实际地理模型,分析了干涉回波信号特性,给出临界基线和最优基线的选择方法,分析了等效视数、信噪比和地形坡度对基线选择的影响。并基于C波段编队小卫星进行了仿真设计,给出了在一个轨道周期内,干涉基线的变化情况和测高精度变化的仿真结果。仿真结果验证了该文的基线设计方法的有效性。     

直接地理编码与星载干涉SAR测高不确定度的等效性分析

现有的考虑地球曲率影响的INSAR测高模型主要有星载干涉SAR测高模型和直接地理编码两种。星载干涉SAR测高模型首先利用SAR干涉获取非模糊干涉相位,然后根据考虑地球曲率的空间几何关系直接计算地形高度。而直接地理编码模型则是在SAR干涉获取非模糊干涉相位的基础上,利用两个斜距方程和一个多普勒方程给出地面点的3维坐标值。由于两种模型得到地形高程的途径不同,因此很难直接比较这两种模型的地形测高不确定度。该文在采用矩阵形式推导出直接地理编码模型地形高程不确定度显示表达式的基础上,通过引入斜距平面坐标系,定量化地证明了直接地理编码模型的高程测量不确定度公式与考虑地球曲率的SAR干涉测高模型的测高不确定度公式是相同的,从而说明了这两种模型在用于地形高程测量时具有相同的精度。最后采用计算机仿真验证了理论分析的正确性。     

星载寄生式SAR系统干涉性能与空间分辨能力分析

以星载寄生式SAR系统成像信号模型为基础,详细分析了这一新系统的干涉性能和空间分辨能力,给出了 各自的限制条件。分析了两者限制的本质一致性,并统一以基线形式表示出来,同时提出了距离向有效基线和方位向有效 基线的新概念。最后以Cartwheel编队构形进行了实例分析,特别指出了基线耦合、多基线对性能的影响。