永久散射体差分干涉技术研究

论文摘要

永久散射体差分干涉技术（PS-DInSAR技术）是一种典型的长时间序列差分干涉技术,与传统的合成孔径雷达差分干涉技术（DInSAR技术）不同,PS-DInSAR技术以在大时间、空间基线情况下仍能保持高相干的永久散射体（PS点）为立足点,通过PS点检测、地形相位去除、差分相位模型求解等一系列信号处理流程,最终获得高精度的地表形变信息。实践证明,PS-DInSAR技术可获得毫米级别的形变反演精度,因此被广泛用于自然灾害监测、地表形变提取、城市沉降防治等。本文重点围绕小数据集的PS点提取、编队卫星SAR的PS-DInSAR技术、PS-DInSAR技术性能分析等几个关键问题开展研究,相关成果拓展了PS-DInSAR技术的应用范围,促进了PS-DInSAR技术进一步走向实用化和工程化。论文的主要工作和创新点如下:（1）第二章分析了传统DInSAR技术和PS-DInSAR技术的基本原理,并对两个典型的PS-DInSAR处理流程进行综述和分析。（2）第三章首先分析了使用传统PS点提取方法处理小数据集的技术缺陷,然后结合PS点的信号特征,提出了一种时空域联合的小数据集PS点提取方法,实测数据处理验证了新方法的有效性。（3）第四章重点研究双星编队SAR系统的PS-DInSARs数据处理方法。首先分析了编队卫星SAR系统差分干涉形变测量的性能优势;然后针对双星编队SAR系统的数据特点,提出了一种基于最小二乘的PS-DInSAR数据处理方法;最后设计了编队卫星SAR系统的PS-DInSAR技术仿真实验,验证了方法的优越性。（4）第五章研究了PS-DInSAR技术形变测量的性能分析模型。首先梳理了影响PS-DInSAR技术形变测量精度的主要误差源,建立了形变测量精度的性能分析模型,分析了各误差源的影响规律;然后,推导了PS-DInSAR技术形变测量精度的克拉美罗下限,给出了其近似计算方法;最后,仿真实验证明了理论模型的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 DInSAR技术发展综述
• 1.2.2 长时间序列差分干涉技术发展综述
• 1.2.3 PS-DInSAR技术研究现状
• 1.3 本文研究内容及章节安排
• 第二章 DInSAR技术和PS-DInSAR技术的基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 DInSAR技术的基本原理
• 2.3 PS-DInSAR技术基本原理
• 2.4 PS-DInSAR数据处理流程
• 2.4.1 米兰理工大学的PS算法
• 2.4.2 斯坦福大学的PS算法
• 2.4.3 两种算法的区别
• 2.5 本章小结
• 第三章 时空域联合的小数据集PS点提取方法
• 3.1 引言
• 3.2 传统PS候选点提取方法分析
• 3.2.1 相干系数法
• 3.2.2 振幅离差法
• 3.3 时空域联合的小数据集PS点提取方法
• 3.3.1 PS点相位稳定度与信杂比的关系
• 3.3.2 时空域联合的PS点提取方法
• 3.4 PS点提取准确度评估方法
• 3.4.1 PS网络优化率
• 3.4.2 PS点匹配率
• 3.5 实验验证
• 3.6 本章小结
• 第四章 编队卫星SAR系统的PS数据处理方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 编队卫星系统在差分干涉形变测量的性能优势
• 4.3 双星编队SAR系统的PS-DInSAR数据处理方法
• 4.3.1 基于独立主辅通道的PS数据处理方法
• 4.3.2 基于最小二乘的PS数据处理方法
• 4.4 仿真实验
• 4.4.1 仿真实验设计
• 4.4.2 实验结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 PS-DInSAR技术性能分析
• 5.1 引言
• 5.2 PS-DInSAR技术误差源分析
• 5.2.2 去相干噪声
• 5.2.3 残余地形相位误差
• 5.2.4 模型参数误差
• 5.3 克拉美罗下限推导及其近似计算
• 5.3.1 克拉美罗界推导
• 5.3.2 克拉美罗界的近似计算方法
• 5.4 仿真验证
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果