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本文对星载SAR极化干涉测量与层析成像方法中的若干重要问题,如基线估计、基于改进DINSAR模型提取竖直线状目标顶端倾斜位移的算法、极化干涉SAR相干最优问题、突变形变位移情况下的SAR差分层析成像理论及算法等进行了研究。针对星载INSAR,DINSAR,POLINSAR,POLDINSAR,TomoSAR以及D-TomoSAR的信息提取,两幅或多幅SAR图像拍摄时卫星所处轨道之间的基线值估计是其首要问题。本文首先对星载多时相重复轨道基线估计方法进行了研究;其次就传统DINSAR模型不能适应于竖直固定在地面上的在SAR图像上形成顶底倒置(叠掩)效应的竖直线状目标顶端倾斜位移监测,研究了改进的DINSAR模型用于提取竖直线状目标顶端倾斜位移监测;由于全极化信息可以提高POLINSAR技术基于干涉处理方法提取DEM的精度或POLDINSAR技术基于差分干涉处理方法提取地表形变信息的精度,开展了POLINSAR或POLDINSAR中的极化组合研究,获得了极化干涉相干最优问题解;针对干涉SAR或差分干涉SAR不能应用与叠掩区域DEM的提取或者地表形变信息提取相关问题,利用SAR层析或差分层析技术研究了叠掩在一个像素上的若干散射点区分并获取相应的散射点所在位置及形变位移,特别是散射点在突变形变位移情况下的星载SAR差分层析成像方法的研究。就上述研究内容,本文的主要创新和贡献如下:(1)本文提出了卫星轨道参数先验约束条件下基于干涉图频率的基线估计方法。与干涉处理软件SARscape的结果比对发现:单独用干涉条纹频率方法鲁棒性较差,容易出现不合理结果;单独应用卫星轨道参数模型法精度较差。本文所提取的方法在提取精度与算法鲁棒性方面具有较大改善。(2)本文提出了改进的DINSAR模型及其实现算法用于提取竖直线状目标顶端倾斜位移,根据几何关系直接推导出了竖直线状目标从顶端到底端位置该目标本身引起的竖直高度干涉相位以及该竖直线状目标顶端倾斜位移引起的差分相位计算公式,在剔除掉该竖直线状目标本身的竖直高度干涉相位后,再经过相位解缠后就可以利用该竖直线状目标顶端倾斜位移引起的差分相位计算公式计算出该竖直线状目标顶端倾斜位移。本文又接着推导分析了多时相情况下大气相位及噪声影响的情况,得出在利用本文提出的改进DINSAR模型提取竖直线状目标顶端倾斜时,沿着该竖直线状目标顶端到底端的大气相位在干涉处理时会自动互相抵消掉,因此在同一像素多时相SAR图像中通过低通滤波方式只需滤除噪声影响即可。利用输电铁塔作为典型竖直线状目标进行仿真实验,结果证实了本文所提方法的有效性。(3)就极化干涉SAR相干最优问题本文建立了基于信噪比最优的极化干涉相干最优算法。将原始的极化干涉四维优化问题通过分解为两个独立的二维优化问题,再将此两独立的二维优化问题转化为一个独立的二维优化问题和两个独立的一维优化问题的方式求解。在保持精度的前提下,极大地提高了计算效率。(4)在SAR差分层析成像理论及算法研究中,重点针对散射点同时具有线性形变类型、正弦周期规律形变类型以及突变形变类型进行了分析研究。利用相位补偿因子对发生突变形变位移的图像中的散射点进行相位补偿,最优的相位补偿因子使散射点沿着高度向位置及对应的非突变形变位移形变分量所形成的多维谱在对应的位置可以达到最大值,进而通过最优相位补偿因子可以计算得到散射点相应的突变形变位移。通过仿真验证,上述算法可以满足实际应用需求。除此之外,基于SAR层析成像理论及ESPRIT算法,利用TerraSAR-X超级聚束模式数据提取输电铁塔的高度,其结果跟电力部门提供输电铁塔实际高度吻合。