垂直航跡-沿航跡干涉合成孔徑雷達信號處理技術研究.pdf

1、合成孔徑雷達干涉測量是雷達遙感測量的研究熱點，根據(jù)其工作方式可分為垂直航跡干涉合成孔徑雷達(Cross-Track Interferometric Synthetic ApertureRadar，XTI)和沿航跡干涉合成孔徑雷達(Along-Track Interferometric SyntheticAperture Radar，ATI)兩類，它利用兩幅或兩幅以上具有相干性的SAR復圖像進行聯(lián)合處理，相比于傳統(tǒng)的單幅合成孔徑雷達(SA

2、R)圖像能夠獲得更多的信息，利用垂直航向基線可以獲得地面高精度的數(shù)字高程圖，利用沿航向的基線可以進行地面運動目標檢測以及洋流監(jiān)測等，因而在軍事、國民經(jīng)濟建設和科學研究中，有著極其廣泛的應用領域。 SAR圖像的分辨率越來越高，體散射、多徑傳播等會影響干涉SAR的相位質(zhì)量，而且雷達平臺的系統(tǒng)測量設備的位置精度通常不能滿足要求，因而必須通過各種手段來提高參數(shù)估計精度和數(shù)據(jù)處理速度，同時盡可能使一個系統(tǒng)能夠具有多種功能，做到一個設備多

3、種用途。 本文結合實際數(shù)據(jù)處理中遇到的問題，對垂直航跡和沿航跡干涉的數(shù)據(jù)處理方法進行了一些探索。 本文的主要工作概括如下： 1.提出了一種利用全局最小二乘擬合的局部梯度估計方法，用于獲取相位濾波的獨立同分布樣本，提高了相位濾波質(zhì)量。該方法聯(lián)合高質(zhì)量區(qū)域的相位信息來擬合低質(zhì)量區(qū)域的干涉相位梯度，相對于傳統(tǒng)的局部頻率(坡度)估計方法，不但在降低相位噪聲方面性能優(yōu)越，而且還能夠在很大程度上保持干涉相位條紋的連續(xù)性。

4、 2.提出了一種陰影區(qū)域干涉相位的填補方法。雷達下視角較大時，在地形復雜區(qū)域容易引起大面積的陰影區(qū)域，嚴重影響了相位解纏繞的精度和速度。定義了一種偽相干系數(shù)來銳化高相干區(qū)域和低相干區(qū)域的邊界，并利用斜面模型來近似陰影區(qū)域的干涉相位，有利于相位解纏繞的進行，同時提高了相位解纏繞的精度。 3.提出了一種利用先驗知識進行基線估計的方法。基線是XT-InSAR中解纏繞相位向數(shù)字高程圖進行轉(zhuǎn)換時所需的關鍵參數(shù)，其精度直接決定轉(zhuǎn)換的高程

5、精度。利用地面先驗知識和成像系統(tǒng)的參數(shù)，可以降低基線估計所需要的條件數(shù)。 4.提出了一種聯(lián)合像素多基線處理時利用Lanczos迭代進行降維處理的方法。聯(lián)合像素處理能夠在存在配準誤差的情況下，獲得較好的相位和高程估計結果，但隨著圖像數(shù)目的增多，其運算量急劇增加。分析了聯(lián)合像素處理協(xié)方差矩陣的構造特點，并根據(jù)信號子空間的特性，進行子空間擬合來獲取高程估計信息，有效降低了處理時間。 5.提出了一種混合基線InSAR構形下進行地

6、面動目標檢測的方法。該方法首先利用局部坡度補償技術使雜波樣本滿足局部獨立同分布；進而利用聯(lián)合像素處理進行雜波抑制，聯(lián)合像素處理方法利用當前檢測像素和周圍像素的信息進行聯(lián)合處理，使存在配準誤差時雜波信息能夠得到最大限度的利用，具有良好的雜波抑制性能；利用雜波抑制后的結果，再進行局部相位解纏繞來擬合動目標所在區(qū)域的地形高程干涉相位；最后使用幅度和相位雙門限恒虛警來降低動目標檢測的虛警概率。 根據(jù)合成孔徑雷達干涉測量不同的工作方式，本