高精度柔性基线双天线干涉SAR运动补偿方法研究

InSAR technique plays a significant effect in the development of the national economy and the stratagem safety, the high precision Digital Elevation Mode(DEM) can be obtained by increasing the length of baseline。The quality of radar imaging and interferometry accuracy is affected seriously by motion errors,as the deformation and jitter by the non-rigid baseline. For the jitter feature of non-grid baseline，it focus on the interferometric SAR echo simulation algorithm, motion modeling and nonlinear filtering, high-precision motion compensation.Based on jitter model of non-grid baseline, coherent performance model, the effect to interferometric performance by baseline jitter is analysis. The accurate baseline vector is obtained by non-linear filtering based on motion error model.The interference performance through motion compensation is validated both by signal simulation analysis and experimental test. The conclusions is important to the follow system demonstration.

InSAR技术对国民经济发展和国家战略安全起着举足轻重的作用，增加干涉基线长度可以提高干涉性能，但柔性基线结构产生的运动误差严重影响雷达成像质量和干涉测量精度。本课题针对双天线干涉SAR中柔性基线的抖动、伸缩等非刚性特征，重点对干涉SAR回波仿真算法、运动建模与滤波方法、高精度运动补偿技术展开深入研究。建立了基线抖动模型和相干性能模型，分析了基线抖动对干涉性能的影响，并根据测量的基线矢量数据，对运动误差进行建模，通过非线性滤波方法获得精确的基线矢量，并把这些误差引入回波信号进行仿真分析。重点从信号仿真分析和实验数据验证两种方式对其运动补偿后的干涉性能进行评估。研究算法及分析结论对后续整个系统论证具有重要意义。

InSAR技术对国民经济发展和国家战略安全起着举足轻重的作用，增加干涉基线长度可以提高干涉性能，但柔性基线结构产生的运动误差严重影响雷达成像质量和干涉测量精度。对此,本项目开展了柔性基线干涉SAR精密运动测量与补偿研究。本课题针对双天线干涉SAR中柔性基线的抖动、伸缩等非刚性特征，主要研究了以下五部分的内容：(1)建立了基线长度和基线角的误差模型，并分析了误差源特性。给出了合作目标的最有分布构型。基于距离约束和单位四元素，提出了一种高精度的解算方法，提高了三个姿态角的测量精度。(2)考虑基线抖动，结合实验数据的抖动模态分析，构建了完整的状态方程和观测方程，给出了基于EKF的非线性滤波算法流程。(3) 针对柔性基线干涉SAR系统中基线抖动和波束指向抖动分别进行了回波仿真模拟，给出了一种基于运动传感器的柔性基线运动补偿方案。(4) 研究了重轨干涉SAR的运动补偿方法，提出了考虑外部DEM的频域动态子孔径运动补偿方法，并通过对实际P波段重轨InSAR数据进行了验证。(5) 研究了遥感图像的薄云去除技术，提出了一种基于改善HOT算法和Flatten_peak算法的薄云去除算法，并用实际数据验证了算法的有效性。这些研究成果将为高精度柔性基线干涉SAR系统的研制奠定理论基础，对后续系统的广泛应用起到进一步推动作用。