复杂运动下的高精度InSAR动基线研究-信号信息处理专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 RESEARCH ON THE HIGH PRECISION DYNAMIC BASELINE FOR COMPLEX MOVEMENT INSAR Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Signal and Information Processing Author: Hao Wei Advisor: Prof. Zhang Xiaoling School : School of Electronic Engineerin 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 郝伟 日期： 2013 年 4 月 30 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 郝伟 导师签名： 张晓玲 日期： 2013 年 4 月 30 日 摘 要 摘 要 在干涉合成孔径雷达（InSAR）成像技术中，基线精度是影响高程反演精度的 主要因素之一。由于飞机运动平台不稳定，气流等因素的影响，飞机姿态及航线 会产生变化，导致等效基线在平台运动过程中是时变的。在传统 InSAR 处理中未 考虑该问题，而是利用一个固定的基线参数实现高程反演，必然导致高程反演精 度大大下降。而在复杂运动（航迹变化与飞机姿态抖动）下，传统 RD 算法无法解 决等效基线变化问题，而后向投影算法（Back projection，BP）不仅保相精度高， 而且为获得精确的等效基线提供了可能。本文将 BP 算法引入 InSAR 成像中，深 入开展了动基线补偿方法研究，为实现高精度高程反演提供了技术支持。主要工 作及创新点如下： 1.本文介绍了 InSAR 测量技术原理，根据 InSAR 几何结构，分析了干涉相位、 目标高程及基线之间的对应关系。引入了动基线概念，分析了影响 InSAR 等效基 线的主要因素。 2.针对刚性动基线，本文提出了一种基于 BP 的刚性动基线补偿方法。首先分 析了 InSAR 成像时，传统 RD 算法所固有的误差，并分析了基线时变情况下传统 RD 算法的缺陷，在此基础上引入了 BP 算法，提出了基于 BP 的刚性动基线补偿 方法。分析对比了基线时变时的干涉相位与理想（参考）干涉相位的差异，得到 相位补偿因子。参考主天线运动轨迹，通过相位补偿因子补偿辅天线运动轨迹， 使主、辅天线运动轨迹一致，消除了基线的时变性，得到含有平地信息的干涉相 位，可利用精确的高程反演公式反演目标高程。最后通过仿真实验，对比分析了 理想干涉相位与动基线补偿后的干涉相位，验证了该补偿方法的有效性。 3.提出了一种高精度的基于 BP 的动基线补偿方法。分别参考主、辅天线运动 轨迹进行成像，通过分析证明了此补偿方法消除了基线的时变性。并通过分析干 涉相位，发现其不仅消除了基线的时变性，还去除了平地效应，降低了相位解缠 难度。最后通过仿真实验，在点目标情况下，对比了两种补偿方法的精度。 4.针对柔性动基线，提出了一种基于 BP 的柔性动基线补偿方法。结合柔性动 基线的特点，分析发现第一种基线补偿方法已失效，而将高精度的基于 BP 的动基 线处理方法的思想与柔性动基线特点相结合后，提出了一种基于 BP 的柔性动基线 补偿方法。在柔性动基线下，消除了基线的时变性，并去除了平地效应。最后通 I 摘 要 过仿真实验，对比分析了理想干涉相位与柔性动基线补偿后的干涉相位，验证了 该补偿方法的有效性。 5. 最后本文总结归纳了 InSAR 处理过程中不同阶段图像的客观评价指标，研 究了相关性、信噪比、残差点、相位解缠精度在不同 InSAR 处理阶段的应用，并 通过评价指标对比了上述两种补偿方法的精度。 关键词：干涉合成孔径雷达，动基线，基线补偿，图像评价指标 II ABSTRACT ABSTRACT Interferometric synt