平地假设与残余运动误差对机载重轨干涉SAR系统性能的影响分析

对合成孔径时间长、方位空变误差大的重轨干涉SAR 进行成像时,为简化时域算法模型而引入的平地假设和由导航系统精度而引入的残余运动误差会对成像及干涉测量产生影响。该文针对平地假设引入的高程误差和导航系统精度引入的残余运动误差进行了系统分析,对其在单次航过中引入的成像距离历程误差进行建模,从理论上分析了其对平面定位、干涉相位及DEM 精度的影响,最后通过仿真及实测数据实验验证了理论分析的正确性。该文的分析结论为机载重轨干涉SAR 系统设计和信号处理提供了理论依据。      

一种改进的基于DEM的机载重轨干涉SAR运动补偿算法

该文研究了基于DEM(Digital Elevation Model)的高精度重轨干涉SAR运动补偿算法。分析了平地假设及波束中心近似造成的残余运动误差的影响,表明对重轨干涉SAR系统进行基于DEM的高精度运动补偿的必要性。分析了对外部DEM数据精度要求,指出利用低精度DEM数据进行精确运动补偿获取高精度DEM数据的可行性。针对现有基于DEM运动补偿算法的不足提出改进算法。该算法根据载机轨迹偏移和地形起伏自动调节参数,可实现精确且高效的运动补偿。对X波段重轨干涉SAR数据进行运动补偿处理,验证了该算法的有效性及其在精度和效率两方面相比于现有算法的优势。     

机载干涉SAR 运动补偿中地物目标定位误差的影响分析

在基于IMU/GPS 测量数据的运动补偿方法中,IMU 测量误差和地物目标定位误差导致不准确的相位补偿量,从而引入残余运动误差。该文针对机载干涉SAR 运动补偿中地物目标定位误差的影响,建立了在斜视条件下由地物目标定位误差引入的残余运动误差的数学模型,分析了导致地物目标定位误差的系统采样延时误差、多普勒中心频率误差和参考DEM 误差对残余运动误差的影响,重点讨论了参考DEM 误差对干涉SAR 图像质量、干涉相位和相干系数的影响。该文的讨论结果为机载高精度SAR 和重轨干涉SAR 数据处理中运动补偿精度提供了理论基础。      

IMU/GPS 测量误差对斜视条件下机载重轨干涉SAR 系统性能的影响分析

在基于测量数据的机载重轨干涉SAR 运动补偿中,IMU/GPS 测量误差和地物目标定位误差会引入残余运动误差,进而对SAR 成像及干涉测量产生影响。该文针对上述两类误差,在斜视条件下建立了残余运动误差数学模型,并进一步分析了两类误差对残余运动误差的影响,在残余运动误差分析的基础上重点讨论了不同形式的IMU/GPS 测量误差对干涉SAR 图像质量、干涉相位、DEM 精度的影响。该文通过理论和仿真分析定量研究了残余运动误差对机载重轨干涉SAR 系统的性能影响,为机载重轨干涉SAR 系统设计和信号处理提供了参考依据。      

一种机载重轨干涉SAR相位偏移量估计算法

机载干涉SAR获取DEM的过程中,绝对相位与展开后的相位存在一个常数相位偏移量。这需要利用照射区域内角反射器的地理信息去估计这个偏置。然而,人工布设角反射器浪费人力物力。同时,在一些危险区域人工布设和测量角反射器也是难以实施的。为了克服这一限制,相位偏移量可以利用外源DEM提取的地面控制点去估计,然后通过斜坡相位模型迭代估计误差。由于机载重轨干涉SAR的时变基线误差会影响算法中斜坡相位估计模型与线性求解的匹配性能,从而影响算法估计精度。提出了一种兼顾时变基线估计和补偿的相位偏置迭代估计算法。机载C波段0.5m高分辨率重轨干涉SAR实测数据用于验证该算法的有效性,高程重建精度在4m以内。该方法简单快速,且能够消除对人工角反射器的依赖性,适合无定标点情况下机载InSAR的DEM反演。     

波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响分析

为了定量分析波束中心近似对机载干涉SAR运动补偿的影响,该文首先建立斜视条件下波束中心近似时运动补偿残余误差的数学模型,其形式类似于斜距误差。随后推导斜视条件下二次斜距误差对干涉SAR的影响,通过仿真验证了理论推导的正确性。最后详细讨论不同波段、斜视角、轨迹偏移、地形变化和斜距情况下波束中心近似对干涉SAR运动补偿后图像质量和相干系数的影响。该文的分析结果为机载重轨干涉SAR数据处理中运动补偿精度的估计提供了技术支持。     

残余运动误差对机载多波段SAR 图像配准的影响分析

多波段SAR 是SAR 技术发展的一个重要方向,不同波段SAR 图像之间的精确配准是综合利用多波段SAR 图像信息的前提。运动测量系统的误差(即残余运动)是影响图像配准的重要误差来源之一。针对这一问题,该文研究了残余运动误差对SAR 成像几何定位的影响,在此基础上定量分析了残余运动与机载多波段SAR 图像配准精度之间的关系,并通过仿真验证了理论分析的正确性。      

运动补偿对机载SAR重轨干涉成像的影响分析

机载重轨干涉成像时,两轨数据需要选择平行的参考轨迹,以便保证补偿之后基线的稳定性。由于实际飞行轨迹与参考轨迹之间存在运动偏移,需要进行运动补偿。区别于机载SAR单轨运动补偿,选择平行的参考轨迹往往需要搬移较大的角度。为了定量分析基于搬移的运动补偿引入的残余误差对干涉成像的影响,建立了基于搬移的SAR成像模型,将搬移导致的影响等效为斜视角模型和斜距残余误差。随后推导了由"搬移"引入的残余误差对成像的影响,以及引入的相位误差对重轨干涉的影响,并通过仿真验证了理论推导的正确性。分析结果为机载重轨干涉对平台飞行控制要求提供了一种分析手段。     

L波段机载收发信机设计

针对机载设备体积小、重量轻、功耗小等要求,采用射频电路小型一体化技术、高效率功率放大器技术、集成化快速AGC技术等,设计了一种L波段收发分时工作体制的收发信机。该收发信机外形尺寸为65 mm×65 mm×20 mm,重量仅130 g,功耗＜6 W。其发射通道输出功率≥6 W,三阶互调≤-18 dBc;接收通道增益达到85 dB,噪声系数≤3.0 dB,动态范围≥65 dB。通过飞行试验验证,收发信机性能稳定,具有较强的实用性。     

重复飞行机载干涉SAR的实验研究

该文在介绍重复飞行机械干涉SAR基本原理之后，分析了在L波段机载SAR（CASSAR）飞行实验中的航线控制方式和航线偏差对干涉成像的影响，研究了基于INS／GPS组合导航系统的运动补偿方法，提出了利用配准点拟合投影函数方法解决非平行基线的去相干性问题，通过高程反演，获得了观测地区局部的三维地形图。     

机载重轨干涉合成孔径雷达的发展

机载重轨干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)以其系统的灵活性、机动性以及测量的高精度在很大程度上克服了星载重轨干涉SAR重访周期长、分辨率低的问题,在滑坡、火山、地震等地表活动的监测中具有不可替代的作用。该文首先详细回顾了机载重轨干涉SAR技术在国内外的发展历史和现状。然后在对机载重轨干涉SAR精度分析的基础上,对该技术在实际应用中存在的关键性问题进行了深入的分析,全面介绍了该领域相关的研究成果,并对机载重轨干涉SAR的应用前景和发展方向进行了展望。最后指出为提高参数反演的精确性还需要解决的问题。      

机载干涉SAR 区域网三维定位算法

区域网3 维定位是指同时获取多个干涉合成孔径雷达(InSAR)场景中各像素点的北向、东向和高程向的地理坐标。联合定标是区域网3 维定位的关键环节,能够保证3 维位置精度和相邻场景间的位置衔接性,并且能够在稀少控制点的条件下实现大区域多场景的3 维定位。该文提出一种适用于机载InSAR 系统的联合定标算法,该算法对多个场景的3 维位置同时定标。该算法利用最优化模型实现联合定标,并且在最优化模型中引入了权值,从而顾及到了不同质量、不同分布的控制点、同名点在联合定标中的权重差异。机载InSAR 实测数据的实验结果表明,该算法在3 维定位精度和实现过程的简洁度方面均优于传统的联合定标算法。      

机载顺轨干涉合成孔径雷达定标中地面控制点的布设策略研究

机载顺轨干涉合成孔径雷达(ATI-SAR)估计运动目标径向速度的精度受干涉相位误差、基线分量误差等影响,因此为了得到较高的测速精度必须对ATI-SAR的系统参数进行定标处理。基于敏感度方程的定标方法是干涉SAR定标中的常用方法,但是其性能受敏感度矩阵条件数的影响,地面控制点(GCP)或角反射器的布设方式决定了敏感度矩阵的条件数大小。该文通过分析给出机载ATI-SAR系统定标中GCP的布设策略,包括静止GCP的布设方式及运动GCP的数量、布设位置、运动速度大小和方向的设置原则,并通过仿真手段对上述布设策略进行了验证。     

基于加权最优化模型的机载InSAR联合定标算法

多个相邻场景同时进行干涉参数外定标的过程称为联合定标,联合定标能够保证相邻场景的高程衔接性,能够实现无控制点场景的干涉定标。该文提出了一种适用于机载InSAR系统的联合定标算法,该算法利用控制点和同名点信息,建立了关于待定标参数的约束方程组,并通过最优化的方法对其进行求解。同时依据各控制点和同名点处的相干系数、位置分布的不同,对各约束方程进行了加权,从而顾及到了不同质量和分布的控制点、同名点在联合定标中的权重差异。实测数据处理结果表明,该文算法优于传统的基于敏感度方程模型的联合定标算法。     

柔性基线抖动对机载干涉SAR 性能影响分析

机载干涉SAR 平台在飞行过程中通常会受气流、机械振动等因素的影响,造成柔性基线抖动,从而严重影响干涉SAR 系统的性能。该文针对柔性基线机载干涉SAR 系统中的基线抖动问题,首先推导了基线抖动下的斜距误差模型,然后从1 次、2 次和一般斜距误差建立了SAR 复图像信号模型和双通道相关系数模型,并理论分析了基线抖动对SAR 成像和干涉性能的影响。最后通过回波仿真实验验证了理论分析的正确性。      

干涉合成孔径雷达系统的最优基线

本文从干涉合成孔径雷达（ＩＮＳＡＲ）的系统原理出发,深入地了影响ＩＮＳＡＲ系统特性的干涉基线。基于形成干涉图像的ＳＡＲ信号之间的频率偏移理论,本文引入干涉合成孔径雷达系统的信号带宽、信噪比及距离向分辨力的概念。根据所提出的概念,得到干涉系统的最优基线,仿真计算结果与实际系统中所采用的系统基线基本吻合。