1、當(dāng)今，干涉合成孔徑雷達(dá)(Interferometric Synthetic Aperture Radar)，英文縮寫為InSAR或IFSAR，己被人們公認(rèn)為是在全天候條件下獲得大測(cè)繪帶地表高度和監(jiān)測(cè)地表形變信息的強(qiáng)大手段。傳統(tǒng)合成孔徑雷達(dá)(SAR)系統(tǒng)只能測(cè)量目標(biāo)在飛行軌道方向(Along-track方向)和由SAR系統(tǒng)到目標(biāo)的距離方向(Cross-track方向)上的二維坐標(biāo)系內(nèi)的散射強(qiáng)度信息。而干涉SAR在SAR的基礎(chǔ)之上，通過在不

2、同軌道或不同時(shí)間對(duì)同一地區(qū)進(jìn)行多次觀測(cè)來獲得多幅SAR圖像，再根據(jù)干涉成像幾何關(guān)系和SAR圖像對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)之間的絕對(duì)相位差所反映的距離差來重建地形高度圖或地表形變圖。 本論文主要實(shí)現(xiàn)星載干涉SAR在重復(fù)軌道干涉測(cè)量模式下測(cè)量地形高度的信號(hào)處理流程，重點(diǎn)研究干涉SAR信號(hào)處理中的關(guān)鍵技術(shù)，如：圖像配準(zhǔn)、相位濾波和相位展開技術(shù)。具體工作概括如下： (1)圖像配準(zhǔn)。本論文在實(shí)現(xiàn)X-SAR星載重軌雙飛數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)過程中，首先利用互相

3、關(guān)算法實(shí)現(xiàn)主副圖像的粗配準(zhǔn)，然后利用基于最大譜測(cè)度的點(diǎn)投影方法，并交換主副圖像重復(fù)驗(yàn)證控制點(diǎn)對(duì)配準(zhǔn)精度，最終完成主副圖像亞像素級(jí)的精配準(zhǔn)。 (2)相位濾波。本論文介紹一種局部干涉條紋自適應(yīng)的窗形濾波器，該濾波器通過局部頻率估計(jì)值定位濾波方向窗，從而更有效地減小相位噪聲，另外采用Lee自適應(yīng)復(fù)數(shù)濾波器的基本形式，還能夠合理地避免圖像分辨率的損失。 (3)相位展開問題。本論文介紹我們提出的幾種有效的相位展開方法：①基于枝切法

4、和有限元法的合成相位展開方法，結(jié)合全局法和局部法的優(yōu)勢(shì)：在較高質(zhì)量區(qū)域枝切法恢復(fù)出的展開相位要比最小二乘法精確，而在較低質(zhì)量區(qū)域最小二乘法的穩(wěn)健性要好于枝切法；②基于有限元法和局部頻率估計(jì)的相位展開方法，用局部頻率估計(jì)值(的2π倍)代替纏繞相位梯度可以減小對(duì)展開相位梯度的有偏估計(jì)，同時(shí)有限元方法最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以求解的區(qū)域不一定為矩形，而可以是具有任意不規(guī)則形狀的區(qū)域；③基于局部頻率估計(jì)的區(qū)域生長相位展開方法，利用最大似然頻率估計(jì)方法估

5、計(jì)出的局部頻率和己展開的相位共同線性預(yù)測(cè)出局部區(qū)域中心點(diǎn)的展開相位，整體上采用區(qū)域生長策略，在質(zhì)量圖的引導(dǎo)下按照從高質(zhì)量區(qū)域到低質(zhì)量區(qū)域的順序進(jìn)行積分，可以有效地減小誤差傳遞；④超大規(guī)模干涉圖的相位展開方法，分為子塊獨(dú)立展開和塊與塊的整體拼接，很好地協(xié)調(diào)了圖像維數(shù)增加后相位展開精度、計(jì)算時(shí)間與內(nèi)存資源的關(guān)系。其中方法①②③都基于一個(gè)共同的基本策略：相位區(qū)域質(zhì)量不同，采用的方法不同，揚(yáng)長避短；相位展開順序由高(質(zhì)量區(qū)域)到低(質(zhì)量區(qū)域)，

6、減少誤差傳遞。 本論文各章的具體內(nèi)容安排如下： 第一章，概括介紹干涉SAR的概念、歷史發(fā)展概況以及分類和應(yīng)用情況。 第二章，介紹干涉SAR工作在基線垂直航向模式下的測(cè)高原理和測(cè)高系統(tǒng)模型，然后推導(dǎo)和分析干涉相干性和臨界基線，接著推導(dǎo)有關(guān)干涉相位統(tǒng)計(jì)特性的部分公式并使用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)理論上的概率密度函數(shù)曲線進(jìn)行驗(yàn)證，最后推導(dǎo)和分析高程重建的誤差來源。 第三章，介紹相位保持的兩種SAR成像算法：距離多普勒(Ran

7、ge-Dopper)算法和線性調(diào)頻變標(biāo)(Chirp-Scaling)算法，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了SAR成像算法的干涉相位保持能力。 第四章，介紹幾種干涉SAR的圖像配準(zhǔn)方法，并對(duì)：Etna火山實(shí)測(cè)干涉數(shù)據(jù)進(jìn)行了圖像配準(zhǔn)。 第五章，介紹幾種頻率估計(jì)方法，并利用最大似然頻率估計(jì)方法對(duì)配準(zhǔn)后的干涉圖進(jìn)行平地相位去除和相位濾波。 第六章，介紹相位展開算法的發(fā)展概況及分類和一些相位展開的基礎(chǔ)知識(shí)，然后詳細(xì)介紹我們提出的幾種有