机载双天线干涉SAR数据处理关键技术研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kinter1113
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机载InSAR系统具有高分辨率、高精度、灵活作业等优势,在各种获取DEM的技术手段中,机载InSAR技术以其高性价比成为进行大区域地形测绘的技术首选。从原理样机走向实用化、业务化运营,一方面需要在系统级增强雷达系统硬件性能、改进载机平台飞行稳定性、提高惯性测量设备精度;另一方面需要在数据处理端完善一整套高效、稳定的数据处理算法。   本论文以国家西部测图工程、高效能航空SAR遥感应用系统项目为依托,以实现机载双天线InSAR系统数据处理为主题,围绕数据处理流程中的关键技术并紧密结合系统测图作业的实际问题,重点从成像运动补偿、干涉定标、干涉制图处理等方面开展研究工作。   CS算法及其衍生算法是InSAR系统普遍采用的成像处理方法,本文首先论述了机载双天线InSAR系统采用的自配准成像处理算法,着重对目标定位特性进行了比较分析;在成像处理过程中实现自配准功能,从而一方面减少后续配准处理的计算量,另一方面提高配准处理算法的稳定性;论述了基于初级DEM的高精度自配准成像处理算法,该方法可以克服普通配准算法无法获取高频偏移量的缺点,对超高精度测图具有重要意义。   运动补偿是影响干涉相位精度的一个显著因素。结合载机平台测图作业中的飞行特性,本文提出了适用于载机平台大姿态角状态的双天线InSAR系统运动补偿算法。在原有双参考轨迹算法基础上,分别从基于时变基线的相位校正以及基于基线模型的运动补偿两个角度改进原有算法的近似误差。实验结果表明两种改进算法可以提高运动补偿算法的处理精度。   硬件系统实现、机械安装构型的非理想会在数据处理中引入系统误差,系统误差具有一定的稳定性,其存在会严重影响数据处理效果和效率。本文结合机载双天线InSAR系统自身特性,论述并实现了系统采样延时误差以及基线安装构型误差的定标方法,同时论述了利用外场定标点验证POS系统与雷达系统时间同步精度的方法。通过系统误差定标可以改进数据处理效果并提高数据处理效率。   依靠测量获取的干涉参数不可避免存在误差,因此干涉参数定标对于获取高精度DEM具有重要意义。本文针对机载系统的大区域测图作业,以敏感度矩阵模型干涉参数定标算法为基础,论述了多数据块干涉参数联合定标算法。算法利用重合区同名点高程将各单景数据块连接成一区域网,在获取全部数据块干涉参数的同时,实现误差的重新分配,抑制了重合区高程不一致现象,相对于利用同名点位置信息的定标算法增强了同名点提取的灵活性。同时在算法具体实现中,从多个角度实现对同名点粗差的抑制,提高了联合定标算法的稳定性以及自动化程度。   InSAR系统获取的DEM、SAR影像最终需要转化为标准格式以方便用户应用。在制图处理阶段,本文结合成像处理算法分析了双天线InSAR系统的三维定位算法;地理编码实现由斜距空间向标准制图空间的转换,在地理编码方面着重论述了多源数据联合地理编码方法,应用联合地理编码技术可以自动化/半自动化生成大区域DEM和正射影像。   总之,本论文的研究工作与系统实际测图作业的数据处理任务紧密结合,研究算法及软件实现在X波段机载双天线InSAR系统获取的实际数据处理中取得了较好的结果,精度分析表明实验数据结果能够满足标准制图要求。
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