機(jī)載差分干涉SAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)研究

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1、圇幽中國(guó)科學(xué)院大學(xué)UniversityofChineseAcademyofSciences博士學(xué)位論文作者姓名：奎縊磊指導(dǎo)教師：工麥匿巫宜雖粱送壅班塞雖學(xué)位類別：王堂簋±學(xué)科專業(yè)：值曼生信息處堡研究所：史國(guó)壟乜堂陵雖王堂巫宜壓2013年6月ResearchonMotionCompensationinAirborneDifferentialSyntheticApertureRadarInterferometryByLiY-anleiADissertationSubmittedtoTheUniversityofC

2、hineseAcademyofSciencesInpartialfulf'fllmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEngineeringInstituteofElectronics，ChineseAcedamyofSciencesJuly,2013研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中國(guó)科學(xué)院電子

3、學(xué)研究所或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均己在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：詹焱魏日期：兇序占，妒關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)的說明本人完全了解中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：①電子所有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；②電子所可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；③電子所可允許學(xué)位論文被查閱或借閱；④電子所可以學(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位論文；⑤電子所可以公布學(xué)位論文的全部或

4、部分內(nèi)容(保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定)。簽名：毋漩鋤導(dǎo)師簽名：丁赤J日期：汕，夕，Z．，：．洳，害．6．》摘要差分干涉SAR是一種可對(duì)連續(xù)區(qū)域進(jìn)行高精度形變監(jiān)測(cè)的技術(shù)，目前星載差分干涉SAR技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得相對(duì)成熟，不過，分辨率低、重訪周期長(zhǎng)、飛行軌道固定是它固有的缺點(diǎn)。機(jī)載差分干涉SAR以其機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，可以有效彌補(bǔ)上述不足，在對(duì)局部地區(qū)進(jìn)行高精度形變測(cè)量方面，機(jī)載差分干涉SAR具有非常廣闊的應(yīng)用前景。然而，機(jī)載差分干涉SAP,系統(tǒng)會(huì)受到運(yùn)動(dòng)誤差的嚴(yán)重影響，這使得該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)難度上大于星載差分干涉SAP

5、,技術(shù)。國(guó)外研究團(tuán)隊(duì)從提高載機(jī)平臺(tái)的飛行控制能力和提高運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度兩個(gè)方面展開了工作。在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方面，他們提出了多種空變、地形依賴運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法和多種殘余運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法。當(dāng)載機(jī)平臺(tái)不具備高精度飛行控制能力的時(shí)候，SAR系統(tǒng)往往會(huì)遇到大幅度、高頻率的運(yùn)動(dòng)誤差，這會(huì)給現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法帶來困難，使得機(jī)載差分干涉SAR技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難度進(jìn)一步提高。本論文從系統(tǒng)誤差分析、基于運(yùn)動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和基于雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的殘余運(yùn)動(dòng)估計(jì)等三個(gè)方面開展了對(duì)機(jī)載差分干涉SAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的研究，具體內(nèi)容包括：針對(duì)雙軌法和三軌法兩種工作模

6、式進(jìn)行了誤差的比較分析。分析過程中，在充分考慮運(yùn)動(dòng)誤差影響的基礎(chǔ)上，通過對(duì)誤差進(jìn)行分解和歸類明確了影響形變測(cè)量精度的誤差來源，推導(dǎo)出兩種工作模式下形變測(cè)量均方誤差的解析表達(dá)式。通過對(duì)兩種工作模式的誤差進(jìn)行比較，得出結(jié)論：在大幅度、高頻率運(yùn)動(dòng)誤差情況下，三軌法與雙軌法相比優(yōu)勢(shì)并不明顯，因此雙軌法是機(jī)載差分干涉SAP．的首選工作模式。針對(duì)基于運(yùn)動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法開展了研究，分析了大幅度、高頻率運(yùn)動(dòng)誤差對(duì)子孔徑算法的影響，提出了一種改進(jìn)的頻域劃分子孔徑算法，解決了運(yùn)動(dòng)誤差混疊、角．頻對(duì)應(yīng)關(guān)系失效和方位向的成對(duì)

7、回波等問題，在大幅度、高頻率運(yùn)動(dòng)誤差情況下實(shí)現(xiàn)了高精度運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。針對(duì)基于雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的殘余運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法開展了研究，歸納出殘余運(yùn)動(dòng)估計(jì)中的關(guān)鍵問題，即：如何建立并求解關(guān)于殘余運(yùn)動(dòng)的超定方程組；提出了一種新的估計(jì)精度分析方法，據(jù)此分析了超定方程組的系數(shù)矩陣對(duì)估計(jì)精度的影響，摘要并對(duì)系數(shù)矩陣的構(gòu)造提出了改進(jìn)措施；分析了系統(tǒng)相位偏置的影響，提出了一種線性、常數(shù)基線和系統(tǒng)相位偏置的聯(lián)合估計(jì)方法；分析了形變相位的影響，提出了一種包含識(shí)別和剔除形變相位的殘余基線估計(jì)方法。綜上所述，本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：對(duì)機(jī)載差分干涉SAR

8、的雙軌法和三軌法進(jìn)行了誤差比較分析，為系統(tǒng)誤差分配和指標(biāo)論證提供了理論基礎(chǔ)；提出了一種針對(duì)大幅度、高頻率運(yùn)動(dòng)誤差的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法，該算法可有效提高運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度；提出了一種新的殘余運(yùn)動(dòng)估計(jì)精度分析方法，分析了影響估計(jì)精度的各種因素；為了提高殘余運(yùn)動(dòng)的估計(jì)精度，從系數(shù)矩陣的構(gòu)造和耦合誤差的消除兩個(gè)方面提出了改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞：機(jī)載差分干涉sAR；雙軌法；三軌法：誤差分析；空變和地形依賴運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；改進(jìn)的頻域劃