国际空间站载INSAR的DEM数据处理方法研究
发布时间：2017-10-05 04:32
本文关键词：国际空间站载INSAR的DEM数据处理方法研究
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【摘要】：国际空间站(ISS)是一座在近地空间功能最完善的太空基地,代表了航天技术领域的最前沿,充分开发和利用国际空间站,是一项造福人类的伟大工程。干涉合成孔径雷达(INSAR)是一种最具优势的获取数字高程模型(DEM)的技术,尤其是航天INSAR,凭借其成像稳定、获取DEM不受国界限制等优势,日益受到全世界的广泛重视。本文将二者结合起来,将INSAR双天线作为外部对地观测设备搭载在国际空间站上,克服了现有航天INSAR系统获取的数据相干性差、数据处理复杂等缺点,利用简单的处理方法,得到精度更高的DEM。本文以论证国际空间站搭载交轨INSAR双天线获取DEM的可行性为最终目的,首先阐述了INSAR和差分INSAR (DINSAR)的基本原理,分解干涉相位及差分相位,并分析每个分量。并从空间和时间上相干性出发,总结了INSAR实现的两个前提条件。其次,分析了国际空间站载INSAR的系统结构和天线参数,总结了其作为INSAR平台的自身优势。然后,提出了直接仿真产生干涉相位数据的方法,极大地降低了运算量,提高了仿真的速度,并给出了该数据仿真方法严格的数学推导。阐述了干涉和差分处理的实现步骤,并对相位滤波和解缠步骤采用不同方法的实现结果进行了比较。最后,基于分析得到的系统参数,直接利用已有的DEM来仿真生成INSAR干涉相位数据,采用处理效果更佳的方法,仿真INSAR处理产生DEM的全过程,并验证了该结构同样可以用于差分处理检测地表形变。参数分析和仿真结果表明：本文提出的国际空间站载交轨双天线INSAR系统是可行的。
【关键词】：干涉合成孔径雷达 国际空间站 数字高程模型 差分干涉合成孔径雷达
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.5;V476.1
【目录】：
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-7
- 1 绪论7-13
- 1.1 课题的背景和意义7-11
- 1.1.1 数字高程模型及获取技术7-8
- 1.1.2 合成孔径雷达干涉测量技术的发展概况8-10
- 1.1.3 国际空间站载INSAR构想的提出10-11
- 1.2 论文研究内容及结构安排11-13
- 2 合成孔径雷达干涉测量原理13-29
- 2.1 INSAR的DEM测量基本原理13-21
- 2.1.1 几何模型13-15
- 2.1.2 干涉相位分析15-18
- 2.1.3 INSAR的两个前提条件18-21
- 2.2 INSAR获取DEM的基本处理过程21-23
- 2.3 DINSAR的基本原理23-26
- 2.4 本章小结26-29
- 3 国际空间站搭载INSAR双天线的可行性分析29-41
- 3.1 星载INSAR的理想平台—国际空间站29-32
- 3.1.1 国际空间站简介29-31
- 3.1.2 双天线的位置选择31-32
- 3.2 天线参数的选择32-38
- 3.2.1 视角32-33
- 3.2.2 工作频率33
- 3.2.3 观测带宽33-35
- 3.2.4 脉冲重复频率35-36
- 3.2.5 脉冲宽度36
- 3.2.6 信号带宽36-37
- 3.2.7 理论性能参数37-38
- 3.3 评价分析38-39
- 3.3.1 优势38
- 3.3.2 劣势38-39
- 3.4 本章小结39-41
- 4 INSAR获取DEM的数据处理方法分析41-69
- 4.1 INSAR相位数据的仿真41-45
- 4.1.1 几何模型42-43
- 4.1.2 数学模型43-45
- 4.2 相位质量图45-47
- 4.3 干涉相位滤波47-52
- 4.3.1 均值滤波法47-48
- 4.3.2 多视滤波法48-49
- 4.3.3 矢量滤波法49-52
- 4.4 平地效应去除52-55
- 4.5 相位解缠55-62
- 4.5.1 概述55-56
- 4.5.2 逐点递推法56-58
- 4.5.3 最小二乘法58-62
- 4.6 相位校正62-63
- 4.7 DEM重建63-65
- 4.8 DINSAR处理方法概述65-66
- 4.9 本章小结66-69
- 5 仿真结果和分析69-76
- 5.1 国际空间站载INSAR获取DEM数据处理仿真69-73
- 5.2 DINSAR的形变检测仿真73-75
- 5.3 本章小结75-76
- 6 结束语76-78
- 致谢78-79
- 参考文献79-81
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