干涉合成孔径雷达信号处理及相位解缠算法研究

• 作 者: 于向明
• 机 构: 宁夏大学
• 出 处: 宁夏大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: InSAR 信号处理 相位解缠 遗传算法 模拟退火算法

干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术将SAR成像技术与干涉测量技术进行结合,在已知雷达系统参数、姿态参数、轨道参数的情况下,构建出地面某一点高程信息与上述参数的几何关系,从而实现对地表高程大范围、快速测量。目前,InSAR在很多领域都得到成功的应用,现已成为遥感领域研究的热点之一。InSAR在信号处理时,通过对目标区域的两幅SAR图像进行配准、滤波、生成干涉图、去除平地效应、相位解缠、高程反演等操作,从而得到目标区域的三维坐标。由于上述信号处理的过程较为复杂,因此,研究如何高效、快速、准确地完成上述信号处理过程对于精确地获取三维信息具有十分重要的意义。文章首先从SAR成像几何出发,分析其信号发射、接收特点及成像机理,重点研究机载SAR成像过程,并采用不同算法对地面点目标进行了成像仿真。由于SAR接收的是目标物的后向散射回波,掌握目标物的后向散射机理将非常有助于SAR图像解译,因此,文章重点研究了随机粗糙地面和植被组成元素的后向散射机理,并完成了相关仿真。其次,文章充分分析了InSAR的高程测量原理,对其几种不同的工作模式和用途进行了介绍,并对影响相干性的因素进行了分析和讨论。同时,针对InSAR信号处理过程,文章按照信号处理的流程,对其原理和相关算法进行了较为深入地分析和探究。最后,针对InSAR信号处理中相位解缠这一最重要的过程,文章在阐述了一维和二维相位解缠的原理之后,对几种代表性的二维相位解缠算法进行了详细的介绍和分析,对其解缠过程和特点进行了较为深入的研究。同时,针对经典的枝切线法所存在的不足,提出了一种基于改进遗传模拟退火算法的二维相位解缠算法,并分别采用模拟数据和雷达获取的数据对该算法进行了验证。实验结果表明,相比于几种典型的相位解缠算法,该算法在时间和精度上有一定的优越性。