论文部分内容阅读
星载分布式合成孔径雷达干涉测量(Synthetic Aperture Radar Interferometry,SAR,InSAR)技术是近年来兴起的一种新型对地观测技术。它通过在编队飞行的卫星上搭载合成孔径雷达,利用脉冲压缩技术、合成孔径技术,构建SAR图像的几何构像模型,将两副SAR天线获取得到的两景具有相干性的单视复数影像进行干涉处理,从而反演出地表高程信息并建立相应地区的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)模型。合成孔径雷达干涉测量技术因其微波成像的本质,具有测量精度高,全天候全天时成像的优点,可以高效地构建大区域范围的无缝DEM。本文首先研究了星载分布式InSAR系统的测高原理,对InSAR地形测绘中的误差进行了详细剖解,建立了其误差模型,并对各项误差进行了论证和分析。然后,研究了InSAR地形测绘中相位误差的来源,并针对相位解缠误差和相位梯度之间的关系进行了建模分析。最后对InSAR时空基线对测高精度的影响进行了实验论证。各章节的具体内容安排如下:第一章阐述了星载InSAR系统的分类和发展现状,指出单天线双航过InSAR测高系统存在重访周期长,时间失相干严重的缺点,因而获取DEM的精度和效率不高,而双天线单航过系统空间基线可以精确测量,几乎不存在时间去相干。然后,对星载分布式InSAR测高系统的分类和发展现状进行研究,对以Tan DEM-X为代表的一发多收星群体制的应用现状进行了阐述。最后,对星载分布式InSAR测高系统存在的误差进行了概述。第二章研究了InSAR地形测绘中的误差类别,通过严格的数学推导建立了各项误差对测高精度的误差影响模型,并分析了各项误差的特性。首先,本文将地形测绘中的误差分为绝对误差和相对误差,绝对误差主要包括卫星定轨误差,卫星速度误差,斜距测量误差,基线测量误差和相位偏置,相对误差主要包括各类去相干源:热噪声去相干,基线去相干,量化去相干,模糊去相干,体散射去相干,时间去相干。然后,对InSAR地形测绘中的各个误差的量级和传播特性进行了研究。最后,本文结合InSAR测高原理,推导出各主要观测量误差对星载分布式InSAR系统测高精度的影响模型,通过模型可定量计算各项误差对测高精度的影响。第三章研究了干涉相位误差的来源和特性,对相位解缠方法进行概述,并使用仿真实验的方法研究了相位解缠精度和相位梯度之间的关系。首先,本文将干涉相位误差分为硬件系统误差,模型误差和干涉处理误差。接着,简述了相位解缠方法的种类,通过实验分析选用合适的解缠方法帮助进行相位梯度和相位解缠精度之间关系的建模研究。最后,通过仿真实验,建立相位解缠精度和相位解缠梯度之间关系的数学模型。第四章在理论分析的基础上,通过具体的实验分析,研究了时空基线对星载分布式InSAR系统测高精度的影响。本文分别研究了时间基线和空间基线对相干性和测高精度的影响,并选用40景Tan DEM-X影像,通过数据处理和统计,分析了时空基线对相干性和测高精度的影响规律。