3-3干涉雷达与差分干涉雷达课件.ppt
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- 关 键 词:
- 干涉 雷达 课件
- 资源描述:
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1、2021/3/241雷 达 干 涉 测 量Radar Interferometry2021/3/242InSAR原理原理oyx1z2z1p2prrq单幅SAR影像以场景中目标对于雷达斜距的远近成像,不能提供高程信息。如图(1)所示。xyp1q2q1r21rrro1天线z2z天线图(1)单天线SAR成像几何关系图(2)双天线观测的几何关系如图(如图(2)所示)所示,只要已知两个天线位置和只要已知两个天线位置和两个斜距两个斜距,结合相位差结合相位差,就可以依据几何结就可以依据几何结构确定构确定P点高程。点高程。2021/3/243原理原理:通过两副天线同时观测通过两副天线同时观测(单轨道双天线模式
2、单轨道双天线模式),或两次平行的或两次平行的观测观测(单天线重复轨道模式单天线重复轨道模式),获得同一区域的重复观测数据获得同一区域的重复观测数据,即单视复数即单视复数(single-look,SLC)(single-look,SLC)影像对影像对;由于两副天线和观由于两副天线和观测目标之间的几何关系测目标之间的几何关系,同一目标对应的两个回波信号之问同一目标对应的两个回波信号之问产生了相位差产生了相位差,由此得到的相位差影像通常称为干涉图由此得到的相位差影像通常称为干涉图(interferogram),(interferogram),再结合观测平台的轨道参数和传感器再结合观测平台的轨道参数和
3、传感器参数等可以获得高精度、高分辨率的地面高程信息。参数等可以获得高精度、高分辨率的地面高程信息。2021/3/244干涉雷达地形测量2r zh()cosrr斜距方向上的距离差:余弦定理:地面点高程:关键影响因素:关键影响因素:基线B,,mm级精度相位差,弧度精度需要计算。双天线单轨道干涉测量(机载与航天飞机雷达)单程双天线单轨道干涉测量(机载与航天飞机雷达)单程:222()cos()22()rrBrrr Br+rrA1A2hzBr2021/3/245干涉雷达地形测量Antenna 1Antenna 2r1r222rr122()rr相位相位每波长弧度波长数量122rrr 双天线单轨道干涉测量(
4、机载与航天飞机雷达)双程双天线单轨道干涉测量(机载与航天飞机雷达)双程(两个分别发送(两个分别发送,分别接收)分别接收):单天线重复轨道干涉测量(星载侧视雷达)双程单天线重复轨道干涉测量(星载侧视雷达)双程:双天线单轨道干涉测量(机载与航天飞机雷达)单程模式双天线单轨道干涉测量(机载与航天飞机雷达)单程模式(一个天线发送(一个天线发送,两个同时接收)两个同时接收):242rr2021/3/246干涉雷达地形测量:计算双天线单轨道干涉测量(机载与航天飞机雷达)单程双天线单轨道干涉测量(机载与航天飞机雷达)单程:122()2sincos)2(cossinsincos)2sin(-)xzrrBBBB
5、B(r+rrA1A2hzBcoszBrssinxBarcsin2 B 2021/3/247干涉雷达地形测量:计算双天线单轨道干涉测量(机载与航天飞机雷达)单程双天线单轨道干涉测量(机载与航天飞机雷达)单程:r+rrA1A2hzBcoszBrssinxBarcsin(3)2 B 22z(y)h()cos()2cos2 sin()rrBhB 222()cos()(2)22()rrBrrr B(1)2r 2021/3/248InSAR数据处理的基本流程数据处理的基本流程影像配准干涉成像 基线估计去除平地效应噪声滤除SLC影像对输入相位解缠高程计算基线估算基线估算:根据卫根据卫星星历轨道数据星星历轨道
6、数据计算基线计算基线2021/3/249去除平地效应p1p2R0A1A2BR由图可知P1、P2点的干涉相位分别是:04sin()B 04sin()B 两点间的相位差为:0004 sin()sin()4cos()BBB 由于0sintanRRR 因此上式变换为000cos()44tantanBRBRRR 从这个结果可以看出,当地面的两个目标点高度相同时当地面的两个目标点高度相同时,它们的相位差仍它们的相位差仍然存在然存在,并与并与R成正比成正比,干涉干涉SAR特有的系统几何结构导致了平地效应的特有的系统几何结构导致了平地效应的产生产生,所以所以,即使是水平地貌即使是水平地貌,干涉相位图也表现与方
7、位向平行的周期性变干涉相位图也表现与方位向平行的周期性变化的条纹。化的条纹。因此要去除平地效应产生的干涉条纹信息。因此要去除平地效应产生的干涉条纹信息。2021/3/2410影像配准完成以后影像配准完成以后,INSARINSAR数据的处理流程就是生成高质量的干涉图数据的处理流程就是生成高质量的干涉图,提提取正确的干涉相位以供相位解缠。取正确的干涉相位以供相位解缠。)(21int21|jeuuu*21intuuuintintIm()mod(,2)arctanRe()wuu式中得到相位值实际上是主值式中得到相位值实际上是主值,其范围在(其范围在(-,)之间)之间,要得到真实的要得到真实的干涉相位值
8、干涉相位值 必须在这个值的基础上加上或者减去必须在这个值的基础上加上或者减去2的整数倍的整数倍,这个这个过程叫做相位解缠。过程叫做相位解缠。此时得到的相位包括以下成分此时得到的相位包括以下成分:reftopodefoatmonoise观测相位值平地效应相位值地形相位值形变相位值大气延迟相位值噪声相位值相位解缠相位解缠2021/3/2411Image A-12 August 1999Image B-16 September 1999SAR image2021/3/2412The(SAR)dataThe SAR records the amplitude and the phase of the
9、returned signalamplitudephaseNote that while the amplitude image shows recognizable topographic pattern,the phase image looks random.Mt.Etna2021/3/2413InSAR processing:配准 amplitude coregistrationThe two images,i.e.the“slave”and the“master”,do not overlap.So we need to figure out which group of pixel
10、s in the“slave”corresponds to which group of pixels in the“master”.This is done through cross-correlating sub-areas in the two images.This step requires a huge number of operations,and is by far the most time consuming step in the process.2021/3/2414InSAR processing:phase interferogram 计算干涉图Calculat
11、e phase interferogram,i.e.subtract the phase of of the“slave”from that of the“master”.-=phase“master”phase“slave”phase interferogramNote that while both the master and slave appear random,the interferogram does not.2021/3/2415InSAR processing:平地效应去除flat-earth removalNext,we need to remove the phase
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