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多基线InSAR数据仿真及其相位解缠技术研究

张红敏

  20世纪90年代以来,为了解决传统单基线InSAR技术在地形陡峭地区因相位欠采样而带来的干涉处理难题,多基线InSAR技术应运而生,成为InSAR技术的重要发展方向。鉴于目前我国对多基线InSAR技术的研究尚处于起步阶段,本文对多基线InSAR技术展开研究,设计了多基线InSAR数据仿真方案,采用多套DEM进行了仿真实验,并基于仿真的干涉数据,进行了多基线InSAR相位解缠研究和实验。论文的主要研究内容和创新点包括: 1.介绍了InSAR技术的发展和应用情况,分析了传统单基线InSAR技术的现存问题,剖析了多基线InSAR技术的研究背景、现状和关键技术环节,阐明了论文的研究目的和意义; 2.辨析了SAR图像分辨率与像素尺寸的概念,介绍了SAR处理中常用的坐标系统、SAR图像特征和几种常用的SAR构像模型;在阐述InSAR获取DEM技术基本原理的基础上,剖析了多基线InSAR获取高精度DEM的特点及处理流程;归纳了典型的多基线InSAR构型模式; 3.研究了多基线InSAR数据仿真技术,基于F.Leberl构像模型设计了多基线InSAR干涉图的直接法仿真方案和间接法仿真方案;采用多套DEM进行了多基线InSAR干涉图仿真实验,并对比、分析了不同方案的仿真结果及仿真效率;完成了SAR强度图像的仿真。上述仿真实验为多基线InSAR相位解缠研究提供了充分的实验数据; 4.将中国余数定理引入到多基线InSAR相位解缠中,首次设计了基于中国余数定理的多基线InSAR相位解缠方法,突破了对垂直基线特定比例的限制,提出了基于非互素模向互素模转化的中国余数定理多基线InSAR相位解缠方法。采用该方法能够充分利用垂直基线之间的比例关系,扩展缠绕相位的非模糊区间,解决欠采样和混叠干涉相位的解缠难题; 5.借鉴零中频矢量滤波思想,设计了基于差分滤波的多基线InSAR相位解缠方法。该方法首先对最短基线干涉图进行滤波和相位解缠,然后根据垂直基线之间的比例关系和较短基线干涉图的相位解缠结果构建较长基线干涉图的基准干涉图,依次对较长基线干涉图进行差分滤波和相位解缠,直至将最长基线干涉图解缠完毕。采用该方法能够充分利用较短基线干涉图的解缠结果指导较长基线干涉图的相位解缠,从而解决较长基线干涉图中欠采样区域的相位解缠难题;该方法能较好地克服噪声影响,稳健性较强; 6.采用本文新提出和设计的两种多基线InSAR相位解缠方法对多组仿真干涉图进行了相位解缠实验,结合实验结果,比较、分析了两种相位解缠方法各自的适用情况及特点。 在对多基线InSAR数据仿真和相位解缠进行深入研究的基础上,作者开发了一套多基线InSAR数据仿真与相位解缠实验软件系统。论文的研究对于促进我国多基线InSAR技术的发展具有积极意义。……   
[关键词]:合成孔径雷达干涉测量;多基线;干涉图;仿真;相位解缠;中国余数定理;差分滤波
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:解放军信息工程大学2010年