天基InSAR理想干涉量的仿真与应用研究

论文摘要

天基干涉合成孔径雷达(InSAR)是一种全天候、全天时、快速获取全球范围高精度DEM的重要手段,是目前国内外研究的热点。尤其是近几年提出的星载分布式InSAR新概念系统更是将其研究推向高潮。由于影响测高精度的主要原因是信息获取和处理各环节的误差,因此无论是已有的单平台单/双航过InSAR系统,还是星载分布式InSAR新概念系统都将测高误差分析与性能评价作为系统分析和设计的重要研究内容。本文主要研究了理想干涉量的生成方法,并基于InSAR仿真系统,对理想干涉量在天基InSAR测高系统误差定量分析与处理算法性能定量评价方面的应用进行了研究。第二章研究了天基InSAR测高原理。根据测高原理,给出了绝对干涉相位获取及高程反演的测高处理流程;建立了较为全面的测高误差传递模型;分析了分布式InSAR系统所特有的“三大同步误差”影响;分析了干涉去相关因素等,为后续的星载InSAR理想干涉量的生成与应用研究奠定基础,最后介绍了笔者所在课题组自主开发研制的天基InSAR处理仿真系统。第三章研究了天基InSAR理想干涉量的生成方法。基于最一般的星载立体、双基地干涉模型提出了天基InSAR理想干涉量的前向生成法和后向生成法。针对计算理想干涉量运算量大的特点给出了两种快速改进方法:并行化处理和快速多项式法,并从理论上分析了快速方法的精度。第四章研究了理想干涉量在天基InSAR测高系统误差定量分析与处理算法性能定量评价方面的应用。首先从仿真数据出发,利用理想干涉量对InSAR仿真模型的正确性进行校核,分为两个方面:一是干涉复图像对是否如实反映了天基分布式InSAR的相干特性,二是干涉相位图的统计特性与理论数学模型是否吻合;其次以理想配准偏移量如何应用于分布式InSAR系统频率同步误差定量分析为例说明理想干涉量在系统误差定量分析中的应用;然后给出了如何应用理想干涉量对配准误差进行隔离,以及对InSAR信号处理性能进行定量评价;最后介绍了理想干涉量生成与应用软件的功能和使用情况,该软件现已集成实现了本文所有的研究成果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究工作
• 第二章 天基InSAR测高原理与仿真系统简介
• 2.1 天基InSAR测高几何原理
• 2.2 天基InSAR测高误差分析
• 2.3 天基InSAR测高处理流程
• 2.3.1 绝对干涉相位的获取
• 2.3.2 高程反演
• 2.4 天基InSAR仿真系统简介
• 2.5 本章小结
• 第三章 天基InSAR理想干涉量的生成方法
• 3.1 前向法与后向法
• 3.1.1 前向法
• 3.1.2 后向法
• 3.2 快速方法
• 3.2.1 并行化处理
• 3.2.2 多项式快速算法
• 3.3 快速方法精度分析
• 3.3.1 相位精度分析
• 3.3.2 坐标精度分析
• 3.3.3 仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 理想干涉量的仿真应用
• 4.1 仿真系统有效性校核
• 4.1.1 复图像对相干性校核
• 4.1.2 干涉相位统计特性校核
• 4.2 InSAR系统误差定量分析
• 4.2.1 固定频率同步误差的影响
• 4.2.2 随机频率同步误差的影响
• 4.3 InSAR处理算法性能评价
• 4.3.1 配准算法性能评价
• 4.3.2 滤波算法性能评价
• 4.3.3 解缠算法性能评价
• 4.3.4 定位编码结果性能评价
• 4.4 仿真应用与软件介绍
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果及参加的科研工作