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...     

星载InSAR复图像多级配准及其误差分析

复图像的配准是星载干涉合成孔径雷达(InSAR)数据处理中的重要步骤。对于星载InSAR复图像的配准,为了达到高的配准精度并同时保持较高的计算效率,需要采用多级配准的方法,即可先后采用几何配准方法、基于窗口的配准方法和基于频谱差别的配准方法来完成复图像的配准。首先讨论了三种算法的原理和处理方法,其中详细分析了基于频谱差别配准方法的原理。然后分析了各算法的误差,由于基于频谱差别配准影响最终的配准精度,分析了通过去噪来减少其误差。使用上述算法对仿真数据的处理结果验证了算法的有效性。     

星载InSAR的基线长度研究

基线长度是决定干涉合成孔径雷达(InSAR)测高精度的关键量.长基线时误差传递系数小,利于测高精度,但基线过长会使系统相干性下降和处理难度增大.文中探讨了相干性和相位展开处理的机理,分析了基线长度与二者的关系,提出了一项衡量相位展开难度的指标,给出了利用SAR工作的侧视几何缓解相干性和相位展开难度对基线长度限制的2种处理方法及其效果.上述2种处理方法可允许InSAR系统采用更长的基线.     

基于遗传算法的星载InSAR多基线编队构形优化设计

在多基线干涉合成孔径雷达(InSAR)系统设计中,多基线优化是实现高精度测高任务的前提和保证.采用遗传算法优化多根基线,以卫星的六个轨道根数为设计变量,从相对运动方程出发以相干性为约束推导约束条件.同时采用基于定位方程的高精度模型,将多基线测高误差的倒数作为优化算法的目标函数.仿真验证了优化算法的正确性,同时证明通过此方法优化,能够提高多基线星载InSAR系统的测高精度.     

差分InSAR处理中的误差传播特性分析

D-InSAR受多种误差的影响,其中基线误差与相位误差是其中两个主要的误差来源,严重影响形变检测精度。首先将基线误差归结到雷达平台位置误差上来,在准确的差分干涉模型基础上,考虑完整的差分干涉处理流程,对仅有垂直向形变情况下的差分InSAR检测中雷达平台位置误差与相位误差的传播特性进行分析,并利用实验对所得结论进行了验证。     

星载InSAR空间基线的系统设计与性能分析

基线在星载InSAR的系统设计和数据处理中起着非常重要的作用,它决定了InSAR数据处理的可能性和精度。该文对星载InSAR的空间基线进行了详细的分析,推导了星载InSAR的空间极限基线和最优基线的公式,讨论了空间基线的设计,论证了最优基线的存在。文中进行了计算机仿真实验,仿真结果与实际系统所用基线基本吻合。文中还使用空间基线去相干系数、高程模糊数和目标高程估计方差这三个重要指标对三个星载SAR系统进行分析。结果显示实际系统设计的基线距是比较合理的。     

星载InSAR系统干涉信号模拟方法

为了对星载干涉合成孔径雷达(InSAR)系统信号处理研究提供数据源,研究了系统干涉信号的模拟。首先分析了信号模拟所需的几何模型、散射模型及信号模型,给出了利用这些模型模拟干涉信号的流程。通过分析小面单元数与相干系数的关系,得到当取满足一定条件的小面单元数时,模拟出的干涉信号能够进行干涉,并且其相干系数能和理论值吻合。通过采用上述方法进行模拟验证了上述方法的有效性。     

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。     

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...     

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StereoSAR辅助的InSAR DEM重建方法研究

StereoSAR与InSAR是两种利用合成孔径雷达图像重建DEM的关键技术。InSAR利用SAR干涉像对的相位信息重建高程,具有DEM重建精度高的特点,但DEM重建精度受环境、时间等失相干因素影响较大;StereoSAR是利用SAR立体像对的幅度信息重建高程,尽管DEM重建理论精度比InSAR差,但受失相干因素影响小,并且可以在缺乏外部辅助高程信息时获取绝对DEM。在传统的InSAR处理中,干涉条纹密集区域相位解缠难度较大,存在相位解缠错误和错误传播现象,且在没有地面控制点或外部DEM的时难以获得绝对DEM。文中提出了一种迭代式的基于StereoSAR辅助的InSAR高精度DEM重建方法,该方法可以在缺乏外部高程信息时获得绝对DEM,降低干涉条纹密集区域相位解缠的难度,提高DEM重建精度。采用文中所提方法、传统InSAR方法及公开DEM辅助InSAR DEM重建方法,分别在地形复杂与平坦区域进行DEM重建,并用ICESat/GLAS及TanDEM-X DEM进行精度评估。DEM重建结果验证了文中所提方法的有效性,所提方法的DEM重建精度优于传统InSAR方法且与公开DEM辅助InSAR DEM重建方法精度相当。     

柔性基线抖动对星载双天线InSAR系统性能的影响分析

该文针对星载双天线InSAR存在柔性基线抖动现象,分析了其对系统主要性能的影响。首先建立了基线抖动模型,在一定参数范围内,得到了简化的副天线回波信号模型,采用改进的2维频域算法可得原始回波数据;分析波束失准并提出了一种波束对准方案;阐述了低频/高频抖动对SAR图像与干涉图的影响。以典型系统参数为例,数值模拟和理论分析结果一致,可为系统设计和应用提供一定的理论参考。     

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。     

毫米波三基线InSAR系统误差校正和信号分析

该文研究了毫米波三基线InSAR系统误差校正问题,给出了系统误差校正方案,以实现三通道信号间的幅相一致性。分析了脉冲压缩处理的效果、通道间的干扰影响、系统相位稳定性、慢时间频谱、幅相一致性程度。给出了三基线干涉测角去模糊的方法以及地面测试实验方案。地面实测数据的处理和分析结果,验证了该文方法的有效性,并检验了该毫米波三基线InSAR的系统性能。     

主星带辅星编队单基线InSAR定位、测高两种方法

该文对主星带辅星编队分布式SAR(Synthetic Aperture Radar)的空间几何关系和工作原理进行分析,指出主星带辅星编队SAR用于干涉测高和定位具有星载双站、较大斜视,空间基线等特点和难点,不能基于经典干涉SAR几何下的测高方法进行分析.提出基于多普勒中心频率和基于距离模型的两种定位和测高方法,仿真验证了两种定位和测高方法的正确性.指出由于多普勒中心频率方程只利用了合成孔径中心时刻附近的距离信息,而距离模型方程可以利用合成孔径时间内的所有距离信息,因此从定性角度来说,基于距离模型的定位测高方法优于基于多普勒中心频率的定位测高方法,仿真结果也说明了这一点.     

机载编队飞行InSAR的运动误差分析与补偿

该文分析了机载编队飞行InSAR中的运动误差问题。将飞机间距变化(垂直航迹的基线变化)情况分为间距逐渐增大、间距逐渐减小、间距呈正弦曲线规律变化3种情况讨论。推导了相位变化与基线变化的定量关系, 给出了飞机间距变化和速度差异的仿真结果。采用方位向去斜坡处理,提出在测绘区域内放置两个控制点,补偿基线变化导致的相位误差,可以大幅度地提高整片区域数字高度模型的精度。仿真结果说明该分析正确。     

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。