一種采用誤差迭代補(bǔ)償?shù)母呔认辔唤饫p方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，它特別涉及干涉合成孔徑雷達(dá)（InSAR)相位解纏技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 干涉合成孔徑雷達(dá)（InSAR)在合成孔徑雷達(dá)（SAR)成像技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來， 是獲取數(shù)字高程的技術(shù)之一，其基本原理是以不同視角對同一地區(qū)的兩幅SAR復(fù)圖像的相 位差（即干涉相位）與地形的幾何關(guān)系來獲取地形高度信息。InSAR具有全天時、全天候、高 精度大面積測繪等特點(diǎn)，是目前提取大面積地表三維圖像和地形高程變化信息的一項(xiàng)重要 遙感技術(shù)，廣泛運(yùn)用于自然災(zāi)害監(jiān)測、地形測繪和自然資源調(diào)查等領(lǐng)域。隨著InSAR技術(shù)發(fā) 展，地形測繪的精度要求越來越高，如何提高測繪精度是當(dāng)今InSAR應(yīng)用領(lǐng)域的迫切需求。 由于InSAR處理過程中相位提取得到的干涉相位都是其位于[-π，π)之間的主值，稱之 為纏繞干涉相位，因此需要進(jìn)行相位解纏，即由纏繞相位恢復(fù)其真實(shí)值。相位解纏在InSAR 數(shù)據(jù)處理流程中至關(guān)重要，其精度的高低將直接影響后面高程反演結(jié)果的精度。實(shí)際上地 形陡變、雷達(dá)陰影、相位噪聲、圖像失配等因素都會影響相位解纏精度和難度。因此，如何實(shí) 現(xiàn)精確無誤且高效快速的相位解纏仍然是一個難題。詳見文獻(xiàn)"星載合成孔徑雷達(dá)干涉測 量"，王超等編著，科學(xué)出版社。
[0003] 基于快速傅立葉變換（FFT)的最小二乘相位解纏算法是一種全局算法，在最小二 乘意義下尋找使纏繞相位的離散偏導(dǎo)數(shù)與解纏相位的偏導(dǎo)數(shù)整體偏差最小的解。它能得 到最小二乘意義下的最優(yōu)唯一解，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、不需識別殘差點(diǎn)、處理簡單和結(jié)果連續(xù)性 好的優(yōu)點(diǎn)，是目前實(shí)際應(yīng)用中較常用的相位解纏方法。但由于用該方法解纏時沒有繞過而 是穿過包含殘差點(diǎn)的相位不連續(xù)區(qū)域，因此會造成局部誤差的全局傳播，從而導(dǎo)致全局誤 差° 詳見文獻(xiàn)"Least-squares two-dimensional phase unwrapping using FFTs''，Pritt MD&Shipman JS， IEEE Trans Geosci Remote Sense0

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出了一種采用誤差迭代補(bǔ)償?shù)母呔认辔唤饫p方法，基于傳統(tǒng)的快速傅 立葉變換（FFT)的最小二乘相位解纏算法，首先得到解纏相位的誤差主值，然后對其進(jìn)行 基于FFT的最小二乘求解；最后反復(fù)迭代處理，將剩余相位誤差進(jìn)行相位濾波后補(bǔ)償解纏 相位。本發(fā)明與傳統(tǒng)的快速傅立葉變換（FFT)的最小二乘相位解纏算法相比，具有高解纏 精度的效果。
[0005] 為了方便描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先作以下術(shù)語定義：
[0006] 定義1、干涉合成孔徑雷達(dá)（InSAR)
[0007] 干涉合成孔徑雷達(dá)（InSAR)指利用同一觀測場景不同觀測角度的兩組或者兩組 以上SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉成像處理，然后結(jié)合雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)和雷達(dá)平臺幾何位置信息反演地 形高度及高程變化信息的遙感技術(shù)，詳見文獻(xiàn)"合成孔徑雷達(dá)成像原理"，皮亦鳴等編著，電 子科技大學(xué)出版社出版。
[0008] 定義2、纏繞相位：
[0009] 纏繞相位是指在實(shí)際干涉處理中，經(jīng)過三角運(yùn)算，得到的干涉相位的主值。詳見文 獻(xiàn)"星載合成孔徑雷達(dá)干涉測量"，王超等編著，科學(xué)出版社。
[0010] 定義3、解纏相位：
[0011] 解纏相位是指干涉處理中從纏繞相位經(jīng)過相位解纏處理恢復(fù)的真實(shí)相位。詳見文 獻(xiàn)"星載合成孔徑雷達(dá)干涉測量"，王超等編著，科學(xué)出版社。
[0012] 定義4、相位解纏：
[0013] 一切將相位由主值或相位差恢復(fù)為真實(shí)值的過程統(tǒng)稱為相位解纏。詳見文獻(xiàn)"星 載合成孔徑雷達(dá)干涉測量"，王超等編著，科學(xué)出版社。
[0014] 定義5、纏繞操作W[ ·]:
[0015] 纏繞操作即取在（-π，π ]的主值，詳見文獻(xiàn)"星載合成孔徑雷達(dá)干涉測量"，王超 等編著，科學(xué)出版社。
[0016] 定義6、基于FFT的最小二乘相位解纏：
[0017] 一種最小范數(shù)類的相位解纏方法，在最小二乘意義下尋找使纏繞相位的離散偏導(dǎo) 數(shù)與解纏相位的偏導(dǎo)數(shù)整體偏差最小的解。
[0018] 假設(shè)纏繞相位為Φ i;』，解纏相位為凡i，i = 1，2, . . .，M，j = 1，2, . . .，N，M表示方 位向點(diǎn)數(shù)，N表示距離向點(diǎn)數(shù)。則基于FFT的最小二乘相位解纏方法可大致分為以下幾個 步驟。 「00191 擊驄1、對纏絡(luò)相位Φ ,,梁用公式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用誤差迭代補(bǔ)償?shù)母呔认辔唤饫p方法，其特征是它包括以下步驟： 步驟1、初始化采用誤差迭代補(bǔ)償?shù)母呔认辔唤饫p方法所需參數(shù)： 初始化采用誤差迭代補(bǔ)償?shù)母呔认辔唤饫p方法所需參數(shù)，包括=InSAR纏繞相位的 方位向點(diǎn)數(shù)，記為Na; InSAR纏繞相位的距離向點(diǎn)數(shù)，記為N y其中Na、隊為正整數(shù)；InSAR待 解纏的纏繞相位，記為ω (a, r)，a = 1，2,…，Na，r = 1，2, ···，隊，其中a表示方位向第a個 點(diǎn)，r表示距離向第r個點(diǎn)，a，r為正整數(shù)；誤差迭代補(bǔ)償次數(shù)Niter為自然數(shù)，迭代最大次 數(shù)Nmax為正整數(shù)，相位加入的高斯噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差，記為σ ;以上參數(shù)初始化后均為已知； 步驟2、將纏繞相位加入高斯噪聲： 采用公式 Φ (a, r) = 〇 .randnd ΝΓ) + ω (a, r)，a = 1，2,…，Na，r = 1，2,…，Nr，計算 得到加入高斯噪聲的纏繞相位，記為Φ (a, r)，a = 1，2,…，Na，r = 1，2,…，隊，a表示方位 向第a個點(diǎn)，r表示距離向第r個點(diǎn)；Na為步驟1初始化的InSAR纏繞相位的方位向點(diǎn)數(shù)，\ 為步驟1初始化的InSAR纏繞相位的距離向點(diǎn)數(shù)；ω (a, r)，a = 1，2,…，Na，r = 1，2,…，隊， 為步驟1初始化的InSAR待解纏的纏繞相位；〇為步驟1初始化的相位加入的高斯噪聲的 標(biāo)準(zhǔn)差，randn (Na，N,)表示數(shù)學(xué)軟件MATLAB庫函數(shù)randn產(chǎn)生的均值為0、標(biāo)準(zhǔn)差為1的高 斯噪聲，并且SN aX Nr的隨機(jī)矩陣； 步驟3、對Φ (a，r)進(jìn)行傳統(tǒng)的基于FFT的最小二乘相位解纏，得到初始解纏相位，記為 d (仏/·)，a = 1，2,…，Na，r = 1，2,…，Nr;其中 Φ (a, r)，a = 1，2,…，N a，r = 1，2,…，Nr， 為步驟2得到的纏繞相位；a表示方位向第a個點(diǎn)，r表示距離向第r個點(diǎn)，Na為步驟1初始 化的InSAR纏繞相位的方位向點(diǎn)數(shù)，隊為步驟1初始化的InSAR纏繞相位的距離向點(diǎn)數(shù)； 步驟4、采用公式厶6，111|(<^) = ^/[的、.(仏〇 - 9%-0]，&=1，2，...，凡，『=1，2，...，