干涉合成孔径雷达

摘要： 关注我国主导制定的地理信息国际标准发布近日,我国牵头制定的国际标准《地理信息影像传感器的地理定位模型第3部分:实现模式》由国际标准化组织正式发布,标准编号为ISO/TS 19130-3:2022。据介绍,ISO 19130-3标准研究了ISO 19130-1和ISO 19130-2中的光学、干涉合成孔径雷达、激光雷达、声呐等被动和主动共7大类传感器的地理定位模型,提出了语义和语法定义相融合的地理定位模型编码方案,包含84个类和377个参数的详细定义。

摘要： 水系路径、小流域边界、倾泄点位置等水文特征的高精度提取是进行水文特征分析的基础和前提。为了解决低分辨率SRTM DEM、ASTER GDEM等DEM(Digital Elevation Model)数据提取水文特征精度较低的问题,本研究首先基于InSAR(Interferometry Synthetic Aperture Radar)技术与Sentinel-1A的SLC影像数据得到空间分辨率与测高精相对较高的研究区DEM,然后对比分析基于不同DEM数据的小流域水文征提取结果,最终本研究主要得出以下结论:①基于SRTM DEM、ASTER GDEM及InSAR DEM的高程提取误差均值分别为8.1、8.5及3.7 m,其中InSAR DEM的高程提取精度最高;②基于SRTM DEM、ASTER GDEM及InSAR DEM提取6条干流水系路径的重合度分别为74.12%、85.50%及88.36%,重合度依次升高;③基于SRTM DEM、ASTER GDEM和InSAR DEM提取各水系倾泄点位置与实际倾泄点位置的均值误差分别为4.93、4.69及4.63 km,误差依次降低。

摘要： 多基站星载干涉合成孔径雷达(InSAR)系统因具有全天时、全天候获取全球陆地三维高程信息能力,近年来受到越来越多的关注。为了增加单个轨道圈次内工作时间,系统采用主辅星交替发射模式,但该模式对合成孔径雷达(SAR)系统通道幅相一致性提出了较高的要求。针对已有文献中SAR系统缺少关键子系统和高低温实测结果的缺憾,文章分析了InSAR系统干涉精度影响因素,研究了测试方案,开展了系统实测与评估,并给出了不同温度下通道幅相一致性测试结果。文章对多基站星载InSAR系统测试研究具有借鉴意义。

摘要： 天基InSAR系统具有全天候、全天时、数据处理自动化程度高等优点,可以快速获取数字表面模型和雷达正射影像,发展前景广阔。本文首先介绍了InSAR测量及影响产品精度误差传递模型,阐述了基于卫星编队InSAR系统;然后,从系统获取干涉数据和确保产品精度两方面出发,提出在不考虑SAR技术的情况下,卫星编队InSAR系统设计主要关键技术有:系统相干性、基线选择、卫星编队设计、双星协同工作、产品精度控制等;最后,在归纳总结天绘二号关键技术攻关的基础上,对这些关键技术所涉及的性能及核心指标进行了分析,提出了设计所关注的要素。

摘要： 利用2014年10月至2019年9月期间欧空局Sentinel-1卫星采集的合成孔径雷达数据分析了2014年2月12日新疆于田MS7.3地震的震后形变场.结果表明,此次地震造成了南硝尔库勒断裂上明显的震后形变,首次从地震形变场的角度验证了此次地震的发震构造为NE向的左旋走滑断裂,而非部分研究所认为的近NS向断裂.由合成孔径雷达干涉测量得到的多年平均速率图显示主震的西侧仅出现了少量震后余滑且仍为强闭锁区,这意味着2008年和2014年于田两次MS7.3地震之间的区域仍存在发生强震的风险;在2014年主震的东侧,南硝尔库勒断裂和阿什库勒—硝尔库勒断裂呈蠕滑状态,故而余震较少,表明该区域近期发生强震的风险较低.

摘要： 利用干涉合成孔径雷达(InSAR)技术获取数字高程模型(DEM)时,在地形起伏剧烈区域,干涉条纹十分密集,增加了相位解缠的难度,影响相位展开和高程反演的精度.为了解决该问题,该文提出了一种基于DEM辅助后向投影模型的InSAR高程反演方法.该方法可以在统一的后向投影成像空间中实现成像和InSAR高程反演,并且引入外源DEM作为辅助信息,去除大部分地形相位,有效地降低了干涉条纹的密度,减少了干涉相位的缠绕.此外,该方法在多数情况下可以避免图像配准和相位解缠过程,简化了传统InSAR的处理流程,并且可以实现高精度的高程反演.通过仿真实验和X波段机载双天线InSAR数据的处理验证了该方法的有效性.

摘要： 天基干涉合成孔径雷达(InSAR)技术发源自合成孔径雷达(SAR)技术,突破性地实现了平面向立体维度的拓展,并在此基础上衍生了差分干涉(D-InSAR)等一系列技术研究方向.经过近30年的技术积累和工程实践,InSAR技术已从理论走向工程实践,填补了天基高效测绘手段的空白,产生了极大的应用效益,其中,德国TerraSAR-X/TanDEM-X系统、我国天绘-2卫星系统均为典型代表.同时,基于InSAR技术体制以及在轨数据的积累和研究,不断衍生新的技术方向、新的应用前景,该技术领域仍具有极大的发展潜力和广泛的应用前景.本文从InSAR技术原理出发,介绍了天基InSAR卫星的发展现状及典型应用.通过天绘-2卫星系统真实在轨数据的分析与解读,阐述了我国在该领域的工程与技术基础.通过分析天基InSAR主要应用方向的观测需求,给出了未来该领域的发展方向.

摘要： 干涉合成孔径雷达(InSAR)是一种具有三维成像效果的雷达系统,其在SAR成像的基础上有效结合了干涉技术的特点.分析了 InSAR成像的基本原理,研究了分布式干扰对干涉合成孔径雷达成像的影响,仿真了分布式干扰对InSAR成像的干扰效果.

摘要： 三维同震地表形变场对于地震形变特征解译和断层滑动分布反演具有重要意义.本文基于地表应力应变模型(SM)和方差分量估计(VCE)的InSAR三维地表形变监测方法(SM-VCE),通过顾及一定窗口范围内不同像素点三维形变之间的力学关系(SM)建立函数模型,显著增加了多余观测个数,进而可利用VCE实现不同类InSAR观测值之间的精确定权.相比于传统的单点解算方法,基于窗口的SM-V CE方法可显著提高三维地表形变的估计精度.在原始SM-V CE方法中,求解不同目标点的三维形变时,窗口大小是固定不变的,并且窗口内的I nSAR观测值被认为是等精度的.对于同震形变场而言,I nSAR技术在地震破裂带附近往往难以获得有效的形变监测结果,使得固定窗口大小的SM-V CE方法无法获取完整的三维同震地表形变.即使在断层附近有I nSAR观测值的情况下,窗口内往往会包含断层两侧的异质InSAR观测值,使得原始SM-VCE方法难以得到可靠的近场三维形变.同时,InSAR观测值极易受到失相干等噪声影响,窗口内不同像素点的形变测量值精度往往各不相同,因此,忽略窗口内I nSAR观测值精度差异的做法将会降低三维地表形变精度.鉴于此,本文在SM-V CE方法的框架下,提出一种顾及断裂线及自适应变化搜索窗口的观测值选取策略,进而基于邻近的I nSAR有效观测值重建地震破裂带附近的三维地表形变场;引入迭代加权最小二乘方法实现窗口内同一类I nSAR观测值内部的自适应定权,有效降低了误差较大的观测值对三维地表形变精度的影响.模拟试验和基于升降轨哨兵数据的2019年Ri dgecrest地震研究表明,相对于原始SM-VCE方法,本文提出的窗口优化SM-V CE方法获取的三维同震地表形变场更加精确、完整.

摘要： BP算法采用逐像素方式成像,理论上成像保相性较RD、CS算法好,逐渐用于InSAR成像。但是经典BP成像算法存在改变了常规SAR定位模型、基线三轴分量有时变性、不利于后续InSAR区域网平差处理等缺点。本文通过构建虚拟直线APC轨迹、建立斜平面像成像坐标系、逐像素计算地面点坐标等方式,实现了基于运动补偿的BP成像。利用毫米波InSAR回波数据进行了对比实验,实验结果表明:文中提出的算法能够在斜平面内成像,单SAR天线轨迹为直线,InSAR基线三轴分量在一景内为定值,能够用于后续干涉处理。

摘要： 近年来国内外实践表明,微波遥感技术在地质灾害调查中起着十分重要的作用.机载毫米波干涉合成孔径雷达具备全天时多天候地表高分辨二维影像获取和高精度地形测绘功能,其工作波长短,影像效果与光学影像近似,图像判读性好,轻小型多基线的吊舱设计可适应多种飞行平台,可在多种气象条件下开展作业任务,为解决光学遥感手段无法及时完成应急测绘任务的难题提供了解决手段.本文介绍了机载毫米波InSAR系统在四川省开展滑坡地质灾害应急响应的应用案例,并针对数据分析结果给出了后续业务化推广应用的合理建议.

摘要： 本文对星载Ka频段合成孔径雷达(SAR)和干涉合成孔径雷达(InSAR)系统的优势及可行性进行了研究,设计了一套由两颗Ka-SAR卫星编队组成的分布式单航过InSAR系统.该系统的主要目标是高分辨对地成像、视频SAR观测、场景高程测量.与低频系统相比,Ka频段系统主要在大气传播衰减、基线测量精度等方面面临巨大挑战.本文利用数字波束形成(DBF)技术提高接收增益,对系统的干涉基线测量精度、干涉测高精度等进行分析.

摘要： 针对中国西南地区高分辨率遥感数据获取难、处理难、应用难等难题,探索解决复杂地形测绘航线规划技术、长短基线结合干涉测高技术、稀少控制点测图处理技术、多侧视方向DSM融合技术以及DSM融合滤波生成DEM技术等关键技术,并在贵州省贵阳市南部开展复杂地形气候环境下航空遥感应用示范研究,结果表明:机载毫米波InSAR系统适用于复杂地形气候环境下的大范围高分辨率遥感数据获取,解决了长期困扰中国西南地区大面积、高分辨率测绘数据获取困难、时效性差的难题,可服务于基础地理信息测绘、灾害分析、灾害应急等众多领域.

摘要： 针对中国西南地区高分辨率遥感数据获取难、处理难、应用难等难题,探索解决复杂地形测绘航线规划技术、长短基线结合干涉测高技术、稀少控制点测图处理技术、多侧视方向DSM融合技术以及DSM融合滤波生成DEM技术等关键技术,并在贵州省贵阳市南部开展复杂地形气候环境下航空遥感应用示范研究,结果表明:机载毫米波InSAR系统适用于复杂地形气候环境下的大范围高分辨率遥感数据获取,解决了长期困扰中国西南地区大面积、高分辨率测绘数据获取困难、时效性差的难题,可服务于基础地理信息测绘、灾害分析、灾害应急等众多领域.

摘要： 针对中国西南地区高分辨率遥感数据获取难、处理难、应用难等难题,探索解决复杂地形测绘航线规划技术、长短基线结合干涉测高技术、稀少控制点测图处理技术、多侧视方向DSM融合技术以及DSM融合滤波生成DEM技术等关键技术,并在贵州省贵阳市南部开展复杂地形气候环境下航空遥感应用示范研究,结果表明:机载毫米波InSAR系统适用于复杂地形气候环境下的大范围高分辨率遥感数据获取,解决了长期困扰中国西南地区大面积、高分辨率测绘数据获取困难、时效性差的难题,可服务于基础地理信息测绘、灾害分析、灾害应急等众多领域.

摘要： 针对中国西南地区高分辨率遥感数据获取难、处理难、应用难等难题,探索解决复杂地形测绘航线规划技术、长短基线结合干涉测高技术、稀少控制点测图处理技术、多侧视方向DSM融合技术以及DSM融合滤波生成DEM技术等关键技术,并在贵州省贵阳市南部开展复杂地形气候环境下航空遥感应用示范研究,结果表明:机载毫米波InSAR系统适用于复杂地形气候环境下的大范围高分辨率遥感数据获取,解决了长期困扰中国西南地区大面积、高分辨率测绘数据获取困难、时效性差的难题,可服务于基础地理信息测绘、灾害分析、灾害应急等众多领域.

摘要： 本文以TanDEM-X为参照系统,研究了一种基于星间对传点频连续波信号的编队卫星干涉SAR系统的相位同步方法.文章给出了该同步方法实现的框架;理论描述了该相位同步方法的原理,推导得出了补偿相位差的表达式;并对影响同步精度的因素进行了初步的分析;仿真结果验证了该方法的理论可行性.该方法的优点是不必使用过多同步天线,且数据量少、信噪比高,可作为TanDEM-X相近系统的相位同步方案,也可为天基双/多基地SAR系统的设计提供参考.

摘要： 本文以TanDEM-X为参照系统,研究了一种基于星间对传点频连续波信号的编队卫星干涉SAR系统的相位同步方法.文章给出了该同步方法实现的框架;理论描述了该相位同步方法的原理,推导得出了补偿相位差的表达式;并对影响同步精度的因素进行了初步的分析;仿真结果验证了该方法的理论可行性.该方法的优点是不必使用过多同步天线,且数据量少、信噪比高,可作为TanDEM-X相近系统的相位同步方案,也可为天基双/多基地SAR系统的设计提供参考.

摘要： 本文以TanDEM-X为参照系统,研究了一种基于星间对传点频连续波信号的编队卫星干涉SAR系统的相位同步方法.文章给出了该同步方法实现的框架;理论描述了该相位同步方法的原理,推导得出了补偿相位差的表达式;并对影响同步精度的因素进行了初步的分析;仿真结果验证了该方法的理论可行性.该方法的优点是不必使用过多同步天线,且数据量少、信噪比高,可作为TanDEM-X相近系统的相位同步方案,也可为天基双/多基地SAR系统的设计提供参考.

摘要： 本文以TanDEM-X为参照系统,研究了一种基于星间对传点频连续波信号的编队卫星干涉SAR系统的相位同步方法.文章给出了该同步方法实现的框架;理论描述了该相位同步方法的原理,推导得出了补偿相位差的表达式;并对影响同步精度的因素进行了初步的分析;仿真结果验证了该方法的理论可行性.该方法的优点是不必使用过多同步天线,且数据量少、信噪比高,可作为TanDEM-X相近系统的相位同步方案,也可为天基双/多基地SAR系统的设计提供参考.

摘要： 本发明涉及一种合成孔径雷达差分干涉测量最大有效干涉基线计算方法，步骤1：数据资料收集，包括：雷达中心发射频率、雷达系统带宽、雷达信噪比、SAR入射角、卫星飞行高度；步骤2：计算配准误差和雷达热噪声引起的失相干及临界干涉基线；步骤3：用本发明提供的数学模型，求取特定SAR传感器差分干涉测量最大有效干涉基线；步骤4：若SAR像对垂直基线小于最大有效干涉基线可进行差分干涉或小基线集干涉处理，否则需进行PS‑InSAR处理。本发明基于雷达中心发射频率、雷达系统带宽、雷达信噪比、卫星飞行高度、SAR入射角，运用所提供的数学模型求取合成孔径雷达差分干涉测量最大有效干涉基线，以决定进行InSAR处理具体方法从而获得研究区域地表形变分布信息。

摘要： 本发明涉及一种基于机载极化干涉合成孔径雷达影像的干涉定标方法，该方法针对获取的机载极化干涉合成孔径雷达影像,其过程包括：1)获取极化干涉合成孔径雷达影像和采集地面控制点三维坐标；2)生成4种极化方式的干涉图,选取1幅基准的极化方式的干涉图，实现其它3种极化方式的干涉图的极化干涉相对定标；3)对基准的极化方式的干涉图和相对定标的其它极化方式的干涉图进行相位解缠；4)基于机载SAR严密几何模型构建绝对干涉定标误差方程，利用地面控制点求解机载极化干涉合成孔径雷达影像的几何参数和基准解缠干涉图对应的解缠相位组成的改正向量；5)实现包括几何参数改正和绝对相位改正的机载极化干涉合成孔径雷达影像的极化干涉绝对定标。所述方法能够提高现有的机载合成孔径雷达极化干涉测量精度，提供的方案可在应用机载双/全极化干涉合成孔径雷达系统进行地表三维重建和地物高度提取中起到重要的作用，具有较佳的技术效果。

摘要： 本公开提供一种机载干涉合成孔径雷达的干涉相位仿真方法，包括：步骤A：设置仿真场景的DEM；步骤B：判断该仿真场景中的叠掩区域、阴影区域和正常区域，用标记函数进行标记；步骤C：在每一个方位向上，分别求出叠掩区域、阴影区域和正常区域的理想干涉相位；步骤D：设置仿真场景的相干系数值；步骤E：对每一个方位向上的非阴影区域的距离门，生成有噪声的仿真干涉相位。本公开提供的机载干涉合成孔径雷达的干涉相位仿真方法针对机载InSAR系统，直接利用系统参数和场景的高程信息在干涉相位级实现了干涉相位的快速仿真计算，从而实现了高效真实的机载InSAR干涉相位仿真，为研究干涉相位滤波及解缠等算法提供了实验条件。

摘要： 本发明公开了一种自适应迭代的非局部干涉合成孔径雷达干涉相位滤波方法，该方法包括将干涉相位变换到复数域并对复数域的实部和虚部做非局部滤波，对得到的复干涉相位的实部和虚部计算，得到干涉相位，选出残差点最少的滤波后的干涉相位并记录迭代次数参数m＝1；增长搜索窗口、邻域窗口尺寸，m＝m+1，将残差点最少的第m-1次滤波后干涉相位作为待滤波图像进行非局部滤波，选出残差点最少的第m次滤波后干涉相位，获取最佳邻域窗口值；判断是否继续迭代，若继续迭代，则增长搜索窗口、邻域窗口尺寸；若停止迭代，则输出滤波后的干涉相位。

摘要： 本发明一种基于极化干涉合成孔径雷达数据优化干涉相干系数的方法，涉及合成孔径雷达技术，该方法先利用快速傅里叶变换计算各极化状态的平地相位；去除各极化状态的平地相位对极化干涉数据的影响；对极化干涉数据平滑滤波；利用特征分解提取最优投影矢量对；计算最优干涉相干系数与干涉相位，检验最优估计的有效性；将平地相位补偿至最优干涉相位中，按干涉相干系数大小顺序排列最优干涉相干系数以及最优干涉相位。本发明提供方法不受极化干涉数据矩阵可逆的条件限制，无需补偿最优投影矢量间的绝对相位差，并可检验优化结果的有效性。本发明的方法原理简单、计算方便，可用于极化干涉分类、参数反演等数据处理中。

摘要： 本发明公开了一种多基线干涉合成孔径雷达干涉相位展开方法。其过程为对卫星接收M幅回波数据分别进行SAR成像处理；选择SAR成像处理后的任意一幅图像作为主图像，以主图像为参考用相关法，分别对其它的图像进行粗配准，得到M-1幅粗配准SAR图像；利用粗配准后的SAR图像构造最优加权联合数据矢量jx(i，wopt)；根据最优加权联合数据矢量估计协方差矩阵Covjx(i，wopt)并对协方差矩阵进行特征分解，得出代价函数；将代价函数的输出功率最小值所对应的干涉相位作为干涉相位展开结果；对每一像素重复执行上述相关过程得到整个图像的干涉相位展开结果。本发明具有运算量小，在SAR图像配准精度很差时准确地展开干涉相位的优点，可用于对地面高分辨率、高精度三维地形重构和地面动目标检测。

摘要： 本公开提供一种机载干涉合成孔径雷达的干涉相位仿真方法，包括：步骤A：设置仿真场景的DEM；步骤B：判断该仿真场景中的叠掩区域、阴影区域和正常区域，用标记函数进行标记；步骤C：在每一个方位向上，分别求出叠掩区域、阴影区域和正常区域的理想干涉相位；步骤D：设置仿真场景的相干系数值；步骤E：对每一个方位向上的非阴影区域的距离门，生成有噪声的仿真干涉相位。本公开提供的机载干涉合成孔径雷达的干涉相位仿真方法针对机载InSAR系统，直接利用系统参数和场景的高程信息在干涉相位级实现了干涉相位的快速仿真计算，从而实现了高效真实的机载InSAR干涉相位仿真，为研究干涉相位滤波及解缠等算法提供了实验条件。

摘要： 本发明涉及一种基于机载极化干涉合成孔径雷达影像的干涉定标方法，该方法针对获取的机载极化干涉合成孔径雷达影像,其过程包括：1)获取极化干涉合成孔径雷达影像和采集地面控制点三维坐标；2)生成4种极化方式的干涉图,选取1幅基准的极化方式的干涉图，实现其它3种极化方式的干涉图的极化干涉相对定标；3)对基准的极化方式的干涉图和相对定标的其它极化方式的干涉图进行相位解缠；4)基于机载SAR严密几何模型构建绝对干涉定标误差方程，利用地面控制点求解机载极化干涉合成孔径雷达影像的几何参数和基准解缠干涉图对应的解缠相位组成的改正向量；5)实现包括几何参数改正和绝对相位改正的机载极化干涉合成孔径雷达影像的极化干涉绝对定标。所述方法能够提高现有的机载合成孔径雷达极化干涉测量精度，提供的方案可在应用机载双/全极化干涉合成孔径雷达系统进行地表三维重建和地物高度提取中起到重要的作用，具有较佳的技术效果。

摘要： 本发明公开了一种自适应迭代的非局部干涉合成孔径雷达干涉相位滤波方法，该方法包括将干涉相位变换到复数域并对复数域的实部和虚部做非局部滤波，对得到的复干涉相位的实部和虚部计算，得到干涉相位，选出残差点最少的滤波后的干涉相位并记录迭代次数参数m＝1；增长搜索窗口、邻域窗口尺寸，m＝m+1，将残差点最少的第m-1次滤波后干涉相位作为待滤波图像进行非局部滤波，选出残差点最少的第m次滤波后干涉相位，获取最佳邻域窗口值；判断是否继续迭代，若继续迭代，则增长搜索窗口、邻域窗口尺寸；若停止迭代，则输出滤波后的干涉相位。

摘要： 本发明提供一种基于极化干涉合成孔径雷达数据优化干涉相干系数的方法，涉及合成孔径雷达技术，该方法先利用快速傅里叶变换计算各极化状态的平地相位；去除各极化状态的平地相位对极化干涉数据的影响；对极化干涉数据平滑滤波；利用特征分解提取最优投影矢量对；计算最优干涉相干系数与干涉相位，检验最优估计的有效性；将平地相位补偿至最优干涉相位中，按干涉相干系数大小顺序排列最优干涉相干系数以及最优干涉相位。本发明提供方法不受极化干涉数据矩阵可逆的条件限制，无需补偿最优投影矢量间的绝对相位差，并可检验优化结果的有效性。本发明的方法原理简单、计算方便，可用于极化干涉分类、参数反演等数据处理中。