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极化干涉合成孔径雷达(SAR)是近年来发展起来的一项新型对地微波遥感技术,是干涉SAR与极化SAR技术的结合。极化干涉SAR的应用研究已广泛开展,涉及森林、农作物、冰雪等各个领域,其中以森林参数估计应用最为重要。在应用的实验研究推动下,未来大多机载和星载SAR系统都将具备极化干涉能力。
本文在总结分析极化干涉SAR应用研究成果的基础上,以干涉相干性和去相干分析为主线,针对目前星载极化干涉SAR时间去相干较大的问题,提出了利用双基线极化干涉SAR数据反演森林高度的方法；针对实际系统研制的需要,将应用需求与SAR系统工程设计相结合,提出了基于应用的极化干涉SAR系统性能分析方法,给出了基线、极化隔离度等系统参数的设计方法。具体研究成果如下:
(1)极化干涉SAR去相干研究:由SAR、干涉SAR系统模型出发详细推导各类去相干与系统参数、误差的关系式,包括体散射去相干、时间去相干和极化定标去相干等。
(2)抑制去相干的双基线极化干涉SAR森林参数反演算法研究:提出了一种抑制时间去相干的森林参数反演算法,通过在RVoG模型中加入时间去相干项,利用双基线极化干涉SAR数据解决模型反演的欠定问题；进一步推广该算法,给出了一种同时抑制时间去相干和残留地面分量误差的森林参数反演算法。利用仿真和ESAR极化干涉SAR数据验证了两种反演方法的有效性。
(3)基于应用的极化干涉SAR系统性能分析方法研究:在已有的基于相干性和基于相位管的系统性能分析方法的基础上,提出了一种基于应用的系统性能分析方法,通过设定森林参数,基于系统去相干分析结果、RVoG模型以及数据统计特性进行极化干涉SAR数据仿真,最后将反演结果与设定值进行比较来确定系统的性能。
(4)极化干涉SAR系统参数分析与设计研究:给出了一种基于应用性能的系统参数设计方法,应用于极化干涉SAR最大基线、基线测量精度、噪声等效后向散射系数、极化定标精度要求的确定中；给出了一种基于相位中心分离能力的系统参数设计方法,应用于极化干涉SAR最优基线、入射角和飞行高度等参数的设计中。