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机载差分干涉SAR技术主要用于地形形变测量,其优点是测量范围大,作业效率高。在实际情况中,机载差分干涉SAR系统会受到多种因素影响:大气效应会引入延迟误差,系统收发通道的非理想性会引入通道相位误差,飞机平台航迹的测量误差和参考DEM会引入残余运动误差、基线估计误差等。这些误差会影响机载差分干涉SAR系统的测量精度。为了设计出满足某一精度要求的机载差分干涉SAR系统,需要对这些误差因素进行综合分析,进而得到满足该精度要求的各类误差上界。同时,通过分析误差的产生机理,可以尽量避免或减弱一些误差的影响。这些分析和研究对机载差分干涉SAR系统整体性能的评估具有重要的意义。
本文第一章介绍了干涉SAR和机载差分干涉SAR的技术背景、发展历史和国内外研究现状。同时还介绍了高精度运动补偿的发展过程,及其对机载差分干涉SAR系统的必要性。
第二章就各种误差因素对运动补偿的影响展开了研究,分析了运动补偿中参考DEM不准确所引入的残余运动误差,得到其随孔径变化的误差公式,同时还分析了随平台运动调制的残余误差对相干性的影响,得到了相干系数与残余误差的函数关系。
第三章对机载差分干涉的基线选择进行了分析和研究。长的基线一方面会造成高的地形敏感度,一方面会造成空间去相干。因此,在给定差分精度的条件下存在一个最大基线长度。另外,基线的构型也会对误差大小产生影响。本文分析了不同的基线构型在拉伸变换时产生的不同影响。当基线指向与波束指向相同时,由参数误差引起的相位误差将会非常的大,所以在实际中应当避免这类情况的发生。因此,本文给出了一种选择合适基线构型的方法。
第四章建立了一种可以简化分析过程的等效基线模型,用以统一各类误差因素的影响。本章首先针对大气、器件热噪声等影响机载差分干涉精度的重要因素,进行了分析研究和仿真实验。通过大气后的电磁波会引入随机的传输延迟,文中推导了相关大气和非相关大气的影响,得到了大气延迟误差方差。然后推导了器件热噪声在通过成像处理系统后对图像相干性的影响。最后利用等效的思想,建立了等效基线模型,将误差统一到基线参数误差中,获得了满足某一精度条件下的误差上界。该误差是指由差分步骤之前所有的系统和数据处理过程所引入的误差总和。
第五章总结了本文的主要工作并指出了以后的研究方向。