高效高精度InSAR自适应滤波方法与工程化应用研究

摘要

干涉合成孔径雷达（InterferometricSynthetic Aperture Radar，InSAR）技术是一种利用合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）的相位信息获取数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）及其它增值产品的手段，因其全天时、全天候、高精度的特性，已经在地形测绘、环境保护、军事侦查等多个领域获得了极其广泛地应用。干涉相位是整个InSAR数据流程中极其重要的中间产品，相位滤波能够去除干涉相位中的噪声，是获取高精度DEM等产品的保证。InSAR技术不断创新，分辨率越来越高，测绘带宽不断增大，数据量越来越大，同时兼顾滤波精度和效率成为相位滤波处理的关键。本文将以高效高精度自适应滤波处理为核心，以滤波工程化应用为目的，展开以下研究工作： 1、以国内外InS AR系统和相位滤波的研究现状及发展趋势，引出了现代相位滤波处理的注重点——高效高精度工程化处理。阐述了InSAR几何原理和InSAR数据处理流程，分析了相位噪声和相位统计特性对相位滤波的影响。 2、总结现有的滤波评价指标并分析其特点，并从噪声抑制和细节保持两个方面提出了更加合理的综合评价指标。对现有常用滤波算法进行了理论分析，概括其特点和适用范围。通过实测数据的处理和滤波评价指标对各个算法进行了对比分析。 3、基于各算法的理论研究，从滤波参数和滤波算法两个方面，提出了自适应滤波处理方法，重点研究了相位噪声标准差辅助滤波窗口智能设定和基于场景特点自主选择滤波算法。设计了全球先验数据库来辅助分块自适应滤波处理，以满足快速实时处理要求；最后通过实测数据证明了自适应滤波处理的有效性。 4、伴随着数据量的加大和数据处理自动化的要求，从输入输出界面、参数设置分级、专业分析系统、高效程序及报错系统等几个方面设计了滤波工程化处理模块，使用多组不同的数据验证了相位滤波工程化设计，并通过实测数据处理展示了滤波工程化应用的实际过程。

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