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干涉合成孔径雷达数据处理及仿真研究

陶鹍  
【摘要】: 干涉合成孔径雷达能够全天时、全天候获取高精度的数字化三维地形数据,近年来成为合成孔径雷达(SAR)领域中一个十分活跃的研究热点。2000年美国SRTM全球地貌测绘计划成功运行,掀起了世界范围内干涉SAR研究的高潮。目前,高效、精确的干涉合成孔径雷达数据处理和仿真研究仍然是该领域所面临的主要问题。本文力图深入研究并改进干涉图像数据处理过程的核心技术,提高数据处理效率,减小处理误差,使之更加实用化;另一方面,通过深入比较干涉SAR仿真与传统SAR仿真的异同,创新性地解决干涉SAR仿真特有的关键问题,进一步加深对干涉SAR成像技术实质的理解。 本文首先对干涉SAR的基本工作原理,影响干涉数据相干性的各种因素、数字高程图的误差来源等进行了系统阐述。然后,结合实例对图像配准、平地效应去除、干涉条纹滤波、相位展开以及数字高程图反演等数据处理流程主要环节以及干涉SAR数据仿真进行了深入研究。 本文的主要贡献在于: 1、干涉SAR复数图像的配准中,论文从理论及实验的角度准确把握典型干涉SAR图像配准算法的异同,创新性地将相位展开中质量因子的概念应用于配准过程中,从而提出多种潜在的可用于配准过程的评价函数,大大拓宽了基于优化评价函数而配准干涉SAR图像的思路; 2、在干涉相位噪声抑制方面,论文根据干涉相位噪声的来源及分布特点,提出改进型的均值滤波及自适应滤波方案,并从理论及实践上验证其可行性及有效性; 3、论文深入研究典型相位展开算法的核心思想及具体实施方案,通过测试及实际干涉数据的相位展开实验全面比较各算法的性能。此外,针对相位展开问题的复杂性,论文提出利用干涉数据幅度图像、相干图以及其它质量图综合评价相位展开质量以实现展开结果的优选; 4、论文就较具代表性的干涉仿真方案进行了深入分析,在把握不同层次仿真方案实质区别及共性的基础上,提出基于复图像频谱获取待仿图像后向散射系数的新思想,快捷、高效地解决干涉仿真过程的关键性问题。实验证明,该方案的确能够 正确、有效模拟干涉SAR成像固有的基线去相关效应。


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