资源描述：
《INSAR原理_技术及应用_.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、INSAR原理、技术及应用【摘要】合成孔径雷达复数型数据中含有相位信息,利用该相位信息做干涉处理就可以产生三维信息。本文简要地回顾了干涉雷达的历史发展情况,介绍了不同干涉技术的原理,阐述了INSAR处理涉及的主要技术,概括介绍了INSAR技术在各个领域的应用,并简要介绍了在SAR图像中提取水体过程中INSAR技术的作用。一、INSAR发展历史〔5,6〕1969年Rogers和Ingalls率先将INSAR(inter-ferometricsyntheticapertureradar)技术应用到了金星和〔3〕月球表面的观测。在1974年Gr
2、aham首次提出合成孔径雷达在地形制图方面应用的设想,并指出利用IN-SAR技术进行地形制图的条件:第一图像的分辨率必须足够大,使之能够清楚地反映需要制图的地物及其特征。第二,考虑平台因素,进行三维测量需要有足够图1SAR干涉图像几何原理多的视点来探测地域表面特征。可以用基线分量Bx、Bz及区域入射角θ来表示,两天线1985年喷气推动实验室开始利用机载侧视雷达估接收同一表面元素信号的相位差Υ表示为:〔4〕Υ=4π＊(r＊算高程的研究,1988年Goldstein等将用于机载图像1-r2)/λ=4π(Bxsinθ-Bzcosθ)/λ处理的方
3、法延伸应用到SEASAT观测数据的处理中取(1)得了较好的结果,并尝试利用INSAR技术处理SIR-B利用(1)式可以计算出斜距差r1-r2,而sin(θ-ξ)=〔2〕数据。1990年Li和Goldstein研究了影响SAR图像f{(r1-r2),B},则点z(x,y)的高度可以定义为:相干的重要参数—观测基线长度对所获得的地形数据z(x,y)=H-r1cosθ精度的影响。2=H-r1(cosξ1-sin(θ-ξ)自1991年7月欧空局发射载有C波段SAR的卫-sinξsin(θ-ξ)(2)星ERS-1以来,极大地促进了有关星载SAR的I
4、N-根据干涉SAR平台的区别及其使用条件的不同,SAR技术研究及应用。特别是1995年ERS-2发射可以有三种获得干涉SAR资料的方法:即沿轨道干涉、后,ERS-1和ERS-2的串联运行极大地扩展了利用正交轨道干涉和重复轨道干涉。下面分别介绍其使用星载SAR干涉的机会,因为它们可以提供仅隔一天的条件及原理。干涉资料。利用这些资料所取得研究结果的实用性得1.正交轨道干涉到了进一步的证实,INSAR技术的应用前景日益看好。正交轨道干涉因要求两台天线安装在同一平台目前在国外正有许多研究组积极从事着SAR干涉上,故目前只适用于机载系统。但人们正在
5、研究在将技术机理及其应用的研究。国内也有许多部门正在从来的卫星上实现这种方法。事着INSAR技术在本领域的应用研究,并有相关的文其几何原理在图2中说明,装载于飞机上的两台天章发表。线垂直于飞行方向。由(1)式算出相位差。地物点的高二、INSAR原理度h与飞行高度H、斜距r1、视角θlook有关:h=H-r1＊cosθlook(3)如果雷达两次发出的微波频率相等,在成像期间地距可由(4)式算出:波动不中断,平台轨道近似,那么在相遇处它们的振动y=r1＊sinθlook(4)方向几乎沿同一直线,则两雷达波在相遇处产生干涉但这种干涉形式的计算方
6、法存在着难以区分因区现象,其干涉花样体现了参与相干迭加的微波间相位域坡度影响产生的误差与飞机滚动产生的误差。差的空间分布。INSAR技术就是利用雷达波的这种干2.沿轨道干涉涉现象,对同一观测区在略有差异的视点上至少成像沿轨道干涉同正交轨道干涉一样,都要求在同一两次,利用两景图像上各个像素点相位信息的差异来平台上安装两套与飞行方向一致排列的天线系统。故提取出地物的相对高度。其基本几何原理为(见图1):目前也只适用于机载SAR系统。其几何原理与正交轨设H为第一个天线的相对高度,ξ为基线B的倾斜角,λ--道干涉也基本相同,从原理上讲,只是x和y
7、轴有变为波长,r1、r2是雷达天线与地物点之间的距离,它们也27而相位差Υ可以由轨道差δr计算得到-4π＊δrΥ=(8)λ要获得理想的重复轨道干涉数据,根据Gray和〔1〕Farris-manning对机载SAR重复轨道干涉的研究,需要有三个条件:(1)被观测区域的后向散射特性在两次成像期间无明显变化,(2)稳定的几何视角,(3)采用同一个SAR处理器,或物理指标完全一致的两台SAR处理图2正交轨道干涉几何原理器。它们可以保留运动补偿后信号中的相关相位信息。图3沿轨道干涉的几何原理图化,见图3。其中相应像素的相位差是由于测量时物体图4重复
8、轨道干涉几何原理图的运动产生的。物体的运动速度可以由下式算出:三、技术4π＊μ＊BxΥ=λ＊v(5)干涉数据的处理一般包括如下工作:(1)复数图像λ是雷达波长,V是飞机速度,Bx是基线分量。沿
