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分布式卫星InSAR系统性能分析与仿真技术研究

孟智勇  
【摘要】:分布式卫星干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)系统是高效地获取全球高精度数字高程地图(Digital Elevation Model,DEM)数据最有效的工具。近年来,随着DEM在科学研究、经济建设以及军事领域的广泛应用,分布式卫星InSAR技术成为世界各国研究的热点。 系统性能预估是分布式卫星InSAR系统设计中一个重要环节,一般通过理论模型计算和系统仿真试验两方面来进行,本文围绕这两个方面开展研究。 介绍了分布式卫星InSAR系统测高的基本原理,分析了主要误差源对系统测高性能的影响,分别基于误差传递模型和系统模糊高度模型,研究了在给定的误差源参数下InSAR系统理论性能的分析方法,实验验证了两种分析模型的等价关系。 研究了分布式卫星InSAR系统建模与仿真技术,给出了InSAR回波信号模型与仿真方法,介绍了分布式卫星InSAR仿真系统的支撑环境,仿真软件的功能及开展InSAR全流程仿真的步骤。 建立了由SAR成像相位保持精度、干涉相位精度、测高和水平定位精度三大类共8项指标组成的评估InSAR系统性能的指标体系。提出了基于标志点的InSAR性能评估方法,仿真实验验证了基于标志点的InSAR性能评估方法的适用范围,分析了标志点强度对评估结果的影响,指出了方法存在的缺陷。基于此,提出了改进的基于虚拟标志点的InSAR性能评估方法,讨论了虚拟标志点在场景中布设的基本原则,给出了基于多普勒参数间接提取虚拟标志点在SAR图像中位置坐标的方法。实验结果表明改进后的方法能够有效地评估出各种误差因素对InSAR性能指标的影响。 开展了一组综合注入各类系统误差条件下的分布式卫星InSAR系统性能仿真验证试验,采用基于虚拟标志点的性能评估方法,给出了试验评估结果,并与理论性能分析结果进行了对比性验证。


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