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《解放军信息工程大学》 2007年
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基于卫星编队InSAR数据处理技术

楼良盛  
【摘要】: 干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar,缩写;InSAR)是一般SAR功能的延伸和扩展,它利用多个接收天线观测得到的回波数据进行干涉处理,可以对地面的高程进行估计,对海流进行测高和测速,对地面运动目标进行检测和定位。接收天线相位中心之间的连线称为基线,按照基线和航向的夹角,人们将InSAR分为基线垂直于航向的切轨迹干涉(Across-Track Interferometry)和沿航向的顺轨迹干涉(along-trackinterferometry)。切轨迹干涉可以快速提取地面的三维信息,顺轨迹干涉主要用于动目标检测和海洋水流与波形测量。 InSAR是以从合成孔径雷达复影像数据对中提取的相位信息为数据源,获取地表三维信息和变化信息的技术。该技术已经引起了世界各国的广泛关注。20世纪九十年代后期,一类新的卫星群组网技术受到了极大的重视,这就是编队卫星技术。编队卫星是随着空间技术领域的突破和迅速发展而出现的新概念。由于卫星编队具有很好的灵活性,容易满足InSAR干涉所需有效基线的特点,近几年基于卫星编队的InSAR技术受到许多国家的重视,是一种发展趋势。目前有代表性,并将付诸实现的系统有CNES和日本联合开展的Cartwheel及德国空间局的Tandem-X任务。本论文所研究的是在切轨迹干涉模式下,基于卫星编队的InSAR数据处理技术,研究了卫星编队条件下InSAR数据处理的关键技术以及数据处理对系统相干性的要求,主要工作概括如下; (1)InSAR数据处理技术。系统详细地介绍了InSAR数据处理基本过程中的复影像配准、平地效应消除、相位滤波、相位解缠以及数字高程模型生成等技术内容,并用机载InSAR数据进行了实验。同时,根据卫星编队雷达成像的特点,还介绍了InSAR观测去相干和预滤波技术,以提高主、辅影像的相干性。 (2)动态基线确定技术。在卫星编队的InSAR系统中,由于参与编队的各卫星相对位置不断变化,故其基线值也在不断变化。在动态变化中基线测量所得的基线一般是某一时刻两颗卫星雷达天线相位中心之间的连线,而InSAR高程测量需要的基线是成像时多普勒带宽的中心点之间的连线,故测量基线不能直接用于高程测量,需要对基线重新进行确定。本论文提出了InSAR数据处理需要的是使用基线,并不是直接由基线测量所得的测量基线的观点,结合SAR成像和InSAR数据处理内容,提出了动态基线确定方法,解决了基线测量数据的应用问题。 (3)去方位向基线影响技术。本论文根据基于卫星编队InSAR系统的卫星编队特点,阐述了在卫星飞行方向(方位向)产生基线的原因,提出了在常规InSAR数据处理时需要消除由方位向基线引起的干涉相位观点,并提出了去方位向基线影响的方法,分析了方位向基线对相位精度的影响,有效地提高了DEM精度。 (4)误差源分析技术。本论文根据InSAR高程测量的基本原理,从影响高程测量精度的基线长度、基线倾角、相位差、雷达天线到地面目标点的距离及雷达天线高度等五个要素着手,结合基于编队卫星InSAR系统的特点,对系统的误差源进行了研究,较系统地分析了影响编队卫星InSAR系统的误差源。 (5)数据处理对系统相干性的要求分析技术。基于卫星编队的InSAR系统回波信号的相干性是检测系统好坏的一个重要指标,若获取的主、辅影像不相干,就根本谈不上后期的数据处理。本论文在系统地分析了InSAR系统回波信号产生相干性的来源基础上,阐述了影响相干性的诸多因素。同时,根据InSAR数据处理所需的相干性要求,协同工作的雷达在一发多收工作模式下,分析了影响相干性的空间、时间及相位三大同步要求及对InSAR系统性能的影响;另外,从频谱偏移、分辨两个相邻单元的能力、基线的空间去相关性、天顶脚印等不同角度系统地分析了对基线的要求。本研究内容不仅从InSAR数据处理角度对基于卫星编队的InSAR系统提出了要求,同时也为系统设计和数据处理提供了依据。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P237

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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10 郝继刚;分布式卫星编队构形控制研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王焕强;临界轨道倾角卫星编队构型研究[D];沈阳航空航天大学;2012年
2 袁兴军;卫星编队分布式有限时间队形协同控制算法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 李博文;库仑力卫星编队动力学及控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
4 李志;分布式天基雷达卫星编队与波束形成技术研究[D];电子科技大学;2011年
5 李文成;近地轨道卫星编队及其最优控制[D];南京航空航天大学;2012年
6 孙振晓;基于终端滑模理论的卫星位姿控制算法研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
7 万繁良;航天动力学问题的伪谱迭代求解研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 刘通;基于GPS相对测量的卫星编队碰撞规避研究[D];上海交通大学;2012年
9 谭振华;卫星轨道扫描覆盖仿真程序功能设计[D];中国地质大学(北京);2013年
10 罗宇阳;椭圆轨道卫星编队构型设计与姿态协同控制技术研究[D];上海交通大学;2012年
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