專利名稱：基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)數(shù)據(jù)處理方法，具體是一種基于burst模式的重復軌道InSAR數(shù)據(jù)的非同步信號去除方法。
背景技術：
近年來的星載合成孔徑雷達(SAR)系統(tǒng)幾乎均具備基于burst的工作模式，如ScanSAR模式,大大擴展了 SAR的空間觀測范 圍。同常規(guī)的條帶模式一樣，burst模式的數(shù)據(jù)也可以用于干涉處理以獲取DEM或者地表形變信息。burst是SAR在飛行過程中發(fā)射并接收的一組脈沖，基于burst模式的數(shù)據(jù)是由一個個相互不連續(xù)的burst組成的，因而地面目標的方位向多普勒頻譜是不連續(xù)的。如果對burst數(shù)據(jù)進行干涉處理，則要求主輔圖像burst的多普勒頻譜具有一定的重疊，即要求主輔圖像在數(shù)據(jù)獲取的時候要有一定的掃描同步性，這對衛(wèi)星軌道及其姿態(tài)的控制提出了很高的要求。事實上，對于重復軌道SAR獲取的burst數(shù)據(jù)或多或少都存在一定的非同步數(shù)據(jù)，其對干涉圖的分辨率沒有貢獻，相反還會給干涉圖帶來噪聲，所以應該將其去掉以提高干涉圖的質(zhì)量。目前的burst非同步信號去除方法主要有兩種(I)成像前在原始數(shù)據(jù)中直接將非同步數(shù)據(jù)去除。該方法在去除非同步相位信息的同時，也去掉了其對應的幅度信息，不利于后面的圖像配準。(2)成像后在干涉處理前通過濾波將非同步信號去除，但濾波后burst邊緣區(qū)域會因部分卷積而產(chǎn)生噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種新方法，是在方位向成像過程中將burst非同步信號去除，可以有效克服上述兩種方法存在的問題。本發(fā)明的技術方案如下一種基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，包括如下步驟I)輸入原始SAR信號數(shù)據(jù)及其附帶的軌道數(shù)據(jù)等；2)利用主輔圖像對應的SAR空間位置和速度，通過迭代運算以及burst的時間信息計算主輔圖像burst的同步性；3)將步驟2)中計算出的同步性與預先設定的閾值比較，如果同步性高于閾值，那么對burst進行距離向壓縮和距離向徙動校正；然后對數(shù)據(jù)進行方位向壓縮，同時將非同步信號去除。否則，放棄干涉處理。所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟I)中，可輸入一對SAR數(shù)據(jù)，也可輸入一組SAR數(shù)據(jù)；同時，還需輸入SAR數(shù)據(jù)附帶的軌道數(shù)據(jù)等，其中包括SAR的空間位置和速度。所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟2)中，如果是處理一對SAR數(shù)據(jù)，那么僅估算本對數(shù)據(jù)的同步性；如果是處理一組SAR數(shù)據(jù)，那么要估算Q2 = X(x — 1)/2 個同步性，其中X表示圖像景數(shù)，x>2。所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟3)中，具體的方位向壓縮以及非同步信號去除過程如下(如圖2所示，對應于圖I虛線框中的操作)3. I)根據(jù)同步性計算結果在burst上設置時間節(jié)點，以區(qū)分同步和非同步的數(shù)據(jù)；3.2)將burst與方位向匹配濾波器相乘，并對相乘的結果進行累加，取僅含同步信號累加結果的相位作為輸出像元的相位，取含有同步信號與非同步信號累加結果的幅度作為輸出像元的幅度。
所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟3. I)中，如果處理的是一對SAR數(shù)據(jù)，那么僅設置此對數(shù)據(jù)的時間節(jié)點；如果處理的是一組SAR數(shù)據(jù)，則分別設置對應SAR數(shù)據(jù)對的時間節(jié)點。所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟2)所述計算主輔圖像burst的同步性的方法是對于主圖像一個burst中的一行數(shù)據(jù)，計算其對應的SAR空間位置(Rm)和速度，然后通過迭代運算尋找輔圖像中對應的burst行；當輔圖像的burst行所對應的SAR位置(Ps)在主圖像給定的速度方向上與Pm主圖像對應行所對應的的偏差小于預先設定的閾值時，停止迭代；找出主輔圖像所對應的burst行后，根據(jù)各自burst的起始時間,計算出對應行相對各自burst起始時間的時間，即可確定主輔圖像的burst同步性。本發(fā)明的優(yōu)點主要有相對于直接在原始數(shù)據(jù)中去除非同步數(shù)據(jù)的方法，本方法保留了全部的幅度信息，這將有利于圖像間的配準；相對于成像后通過濾波去除非同步信號的方法，本方法避免了濾波時因部分卷積而給burst邊緣區(qū)域帶來的噪聲。在計算量方面，相對于成像后在干涉處理前通過濾波將非同步信號去除的方法，在處理單個干涉對的時候，由于時域卷積運算起主導作用，本發(fā)明的計算量是前者的幾倍；但是在處理大批量干涉數(shù)據(jù)對時，因濾波起主導作用，本發(fā)明的計算量反而小于前者。


圖I為采用本發(fā)明方法的基于burst模式的干涉處理流程圖。圖2為圖I虛線框中的具體操作示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對發(fā)明內(nèi)容所述技術方案進行詳細說明。圖I為采用本發(fā)明方法的基于burst模式的干涉處理流程圖。圖2為圖I虛線框中的具體操作示意圖。在輸入原始SAR信號數(shù)據(jù)時，同常規(guī)的干涉處理一樣，需要提取干涉處理中用到的各項參數(shù)，同時還要計算多普勒中心頻率等信息。burst的同步性可以通過SAR數(shù)據(jù)附帶的軌道數(shù)據(jù)來計算，其過程類似于干涉空間基線的計算對于主圖像一個burst中的一行數(shù)據(jù)，計算其對應的SAR空間位置(Pm)和速度，然后通過迭代運算尋找輔圖像中對應的burst行。當輔圖像的burst行所對應的SAR位置(Ps)在主圖像給定的速度方向上與Pm的偏差小于預先設定的閾值時，停止迭代；找出主輔圖像所對應的burst行后,根據(jù)各自burst的起始時間,計算出對應行相對各自burst起始時間的時間，即可確定主輔圖像的burst同步性。與常規(guī)條帶模式信號相比，burst信號與其在距離向的特點相同，二者的差別體現(xiàn)在方位向。對于同步性高于預先設定閾值的干涉數(shù)據(jù)，在對burst進行距離壓縮和距離向徙動校正后，本發(fā)明結合方位向成像處理進行非同步信號去除。忽略方位向天線方向圖，一個burst的方位向信號可以描述成
權利要求
1.一種基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，包括如下步驟 1)輸入原始SAR信號數(shù)據(jù)及其附帶的軌道數(shù)據(jù)； 2)利用主輔圖像對應的SAR空間位置和速度，通過迭代運算以及burst的時間信息計算主輔圖像burst的同步性； 3)將步驟2)中計算出的同步性與預先設定的閾值比較，如果同步性高于閾值，那么對burst進行距離向壓縮和距離向徙動校正；然后對數(shù)據(jù)進行方位向壓縮，同時將非同步信號去除；否則，放棄干涉處理。
2.如權利要求I所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟I)中,可輸入一對SAR數(shù)據(jù)，也可輸入一組SAR數(shù)據(jù)；同時，還需輸入SAR數(shù)據(jù)附帶的軌道數(shù)據(jù)，其中包括SAR的空間位置和速度。
3.如權利要求I所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟2)中，如果是處理一對SAR數(shù)據(jù)，那么僅估算本對數(shù)據(jù)的同步性；如果是處理一組SAR數(shù)據(jù)，那么要估算Cx2 二 x(x — 1)/2個同步性，其中X表示圖像景數(shù)，x>2。
4.如權利要求I所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟3)中，具體的方位向壓縮以及非同步信號去除過程如下 3.I)根據(jù)同步性計算結果在burst上設置時間節(jié)點，以區(qū)分同步和非同步的數(shù)據(jù)； 3.2)將burst與方位向匹配濾波器相乘，并對相乘的結果進行累加，取僅含同步信號累加結果的相位作為輸出像元的相位，取含有同步信號與非同步信號累加結果的幅度作為輸出像元的幅度。
5.如權利要求4所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟3. I)中，如果處理的是一對SAR數(shù)據(jù)，那么僅設置此對數(shù)據(jù)的時間節(jié)點；如果處理的是一組SAR數(shù)據(jù)，則分別設置對應SAR數(shù)據(jù)對的時間節(jié)點。
6.如權利要求I所述的基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其特征是，步驟2)所述計算主輔圖像burst的同步性的方法是對于主圖像一個burst中的一行數(shù)據(jù)，計算其對應的SAR空間位置Pm和速度，然后通過迭代運算尋找輔圖像中對應的burst行；當輔圖像的burst行所對應的SAR位置Ps在主圖像給定的速度方向上與Pm主圖像對應行所對應的的偏差小于預先設定的閾值時，停止迭代；找出主輔圖像所對應的burst行后,根據(jù)各自burst的起始時間,計算出對應行相對各自burst起始時間的時間，即可確定主輔圖像的burst同步性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于burst模式的重復軌道InSAR非同步信號去除方法，其結合方位向時域卷積成像進行干涉非同步信號的去除，可用于ScanSAR等模式數(shù)據(jù)的干涉處理。該方法首先利用SAR原始信號數(shù)據(jù)及其附帶的軌道數(shù)據(jù)等，通過類似InSAR空間基線計算的方法計算burst同步性，設置時間節(jié)點，以區(qū)分同步和非同步的數(shù)據(jù)。在方位向時域卷積成像后，取僅含同步信號卷積結果的相位作為輸出像元的相位，取含有同步信號與非同步信號卷積結果的幅度作為輸出像元的幅度，從而在去除非同步信號的同時保全了幅度信息。該方法還可用于處理一組干涉數(shù)據(jù)，在這種情況下，需要計算一組同步性并設置一組時間節(jié)點，最后成像結果的一個位置對應一組輸出像元。
文檔編號G01S7/02GK102680973SQ20121015224
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權日2012年5月16日
發(fā)明者曾琪明, 梁存任, 焦健 申請人:北京大學