专利名称：基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法
技术领域：
本发明涉及一种合成孔径雷达干涉测量(InSAR)数据处理方法，具体是一种基于burst模式的重复轨道InSAR数据的非同步信号去除方法。
背景技术：
近年来的星载合成孔径雷达(SAR)系统几乎均具备基于burst的工作模式，如ScanSAR模式,大大扩展了 SAR的空间观测范 围。同常规的条带模式一样，burst模式的数据也可以用于干涉处理以获取DEM或者地表形变信息。burst是SAR在飞行过程中发射并接收的一组脉冲，基于burst模式的数据是由一个个相互不连续的burst组成的，因而地面目标的方位向多普勒频谱是不连续的。如果对burst数据进行干涉处理，则要求主辅图像burst的多普勒频谱具有一定的重叠，即要求主辅图像在数据获取的时候要有一定的扫描同步性，这对卫星轨道及其姿态的控制提出了很高的要求。事实上，对于重复轨道SAR获取的burst数据或多或少都存在一定的非同步数据，其对干涉图的分辨率没有贡献，相反还会给干涉图带来噪声，所以应该将其去掉以提高干涉图的质量。目前的burst非同步信号去除方法主要有两种(I)成像前在原始数据中直接将非同步数据去除。该方法在去除非同步相位信息的同时，也去掉了其对应的幅度信息，不利于后面的图像配准。(2)成像后在干涉处理前通过滤波将非同步信号去除，但滤波后burst边缘区域会因部分卷积而产生噪声。
发明内容
本发明提出一种新方法，是在方位向成像过程中将burst非同步信号去除，可以有效克服上述两种方法存在的问题。本发明的技术方案如下一种基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，包括如下步骤I)输入原始SAR信号数据及其附带的轨道数据等；2)利用主辅图像对应的SAR空间位置和速度，通过迭代运算以及burst的时间信息计算主辅图像burst的同步性；3)将步骤2)中计算出的同步性与预先设定的阈值比较，如果同步性高于阈值，那么对burst进行距离向压缩和距离向徙动校正；然后对数据进行方位向压缩，同时将非同步信号去除。否则，放弃干涉处理。所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤I)中，可输入一对SAR数据，也可输入一组SAR数据；同时，还需输入SAR数据附带的轨道数据等，其中包括SAR的空间位置和速度。所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤2)中，如果是处理一对SAR数据，那么仅估算本对数据的同步性；如果是处理一组SAR数据，那么要估算Q2 = X(x — 1)/2 个同步性，其中X表示图像景数，x>2。所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤3)中，具体的方位向压缩以及非同步信号去除过程如下(如图2所示，对应于图I虚线框中的操作)3. I)根据同步性计算结果在burst上设置时间节点，以区分同步和非同步的数据；3.2)将burst与方位向匹配滤波器相乘，并对相乘的结果进行累加，取仅含同步信号累加结果的相位作为输出像元的相位，取含有同步信号与非同步信号累加结果的幅度作为输出像元的幅度。
所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤3. I)中，如果处理的是一对SAR数据，那么仅设置此对数据的时间节点；如果处理的是一组SAR数据，则分别设置对应SAR数据对的时间节点。所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤2)所述计算主辅图像burst的同步性的方法是对于主图像一个burst中的一行数据，计算其对应的SAR空间位置(Rm)和速度，然后通过迭代运算寻找辅图像中对应的burst行；当辅图像的burst行所对应的SAR位置(Ps)在主图像给定的速度方向上与Pm主图像对应行所对应的的偏差小于预先设定的阈值时，停止迭代；找出主辅图像所对应的burst行后，根据各自burst的起始时间,计算出对应行相对各自burst起始时间的时间，即可确定主辅图像的burst同步性。本发明的优点主要有相对于直接在原始数据中去除非同步数据的方法，本方法保留了全部的幅度信息，这将有利于图像间的配准；相对于成像后通过滤波去除非同步信号的方法，本方法避免了滤波时因部分卷积而给burst边缘区域带来的噪声。在计算量方面，相对于成像后在干涉处理前通过滤波将非同步信号去除的方法，在处理单个干涉对的时候，由于时域卷积运算起主导作用，本发明的计算量是前者的几倍；但是在处理大批量干涉数据对时，因滤波起主导作用，本发明的计算量反而小于前者。
图I为采用本发明方法的基于burst模式的干涉处理流程图。图2为图I虚线框中的具体操作示意图。
具体实施例方式下面结合附图对发明内容所述技术方案进行详细说明。图I为采用本发明方法的基于burst模式的干涉处理流程图。图2为图I虚线框中的具体操作示意图。在输入原始SAR信号数据时，同常规的干涉处理一样，需要提取干涉处理中用到的各项参数，同时还要计算多普勒中心频率等信息。burst的同步性可以通过SAR数据附带的轨道数据来计算，其过程类似于干涉空间基线的计算对于主图像一个burst中的一行数据，计算其对应的SAR空间位置(Pm)和速度，然后通过迭代运算寻找辅图像中对应的burst行。当辅图像的burst行所对应的SAR位置(Ps)在主图像给定的速度方向上与Pm的偏差小于预先设定的阈值时，停止迭代；找出主辅图像所对应的burst行后,根据各自burst的起始时间,计算出对应行相对各自burst起始时间的时间，即可确定主辅图像的burst同步性。与常规条带模式信号相比，burst信号与其在距离向的特点相同，二者的差别体现在方位向。对于同步性高于预先设定阈值的干涉数据，在对burst进行距离压缩和距离向徙动校正后，本发明结合方位向成像处理进行非同步信号去除。忽略方位向天线方向图，一个burst的方位向信号可以描述成
权利要求
1.一种基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，包括如下步骤 1)输入原始SAR信号数据及其附带的轨道数据； 2)利用主辅图像对应的SAR空间位置和速度，通过迭代运算以及burst的时间信息计算主辅图像burst的同步性； 3)将步骤2)中计算出的同步性与预先设定的阈值比较，如果同步性高于阈值，那么对burst进行距离向压缩和距离向徙动校正；然后对数据进行方位向压缩，同时将非同步信号去除；否则，放弃干涉处理。
2.如权利要求I所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤I)中,可输入一对SAR数据，也可输入一组SAR数据；同时，还需输入SAR数据附带的轨道数据，其中包括SAR的空间位置和速度。
3.如权利要求I所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤2)中，如果是处理一对SAR数据，那么仅估算本对数据的同步性；如果是处理一组SAR数据，那么要估算Cx2 二 x(x — 1)/2个同步性，其中X表示图像景数，x>2。
4.如权利要求I所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤3)中，具体的方位向压缩以及非同步信号去除过程如下 3.I)根据同步性计算结果在burst上设置时间节点，以区分同步和非同步的数据； 3.2)将burst与方位向匹配滤波器相乘，并对相乘的结果进行累加，取仅含同步信号累加结果的相位作为输出像元的相位，取含有同步信号与非同步信号累加结果的幅度作为输出像元的幅度。
5.如权利要求4所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤3. I)中，如果处理的是一对SAR数据，那么仅设置此对数据的时间节点；如果处理的是一组SAR数据，则分别设置对应SAR数据对的时间节点。
6.如权利要求I所述的基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其特征是，步骤2)所述计算主辅图像burst的同步性的方法是对于主图像一个burst中的一行数据，计算其对应的SAR空间位置Pm和速度，然后通过迭代运算寻找辅图像中对应的burst行；当辅图像的burst行所对应的SAR位置Ps在主图像给定的速度方向上与Pm主图像对应行所对应的的偏差小于预先设定的阈值时，停止迭代；找出主辅图像所对应的burst行后,根据各自burst的起始时间,计算出对应行相对各自burst起始时间的时间，即可确定主辅图像的burst同步性。
全文摘要
本发明公开了一种基于burst模式的重复轨道InSAR非同步信号去除方法，其结合方位向时域卷积成像进行干涉非同步信号的去除，可用于ScanSAR等模式数据的干涉处理。该方法首先利用SAR原始信号数据及其附带的轨道数据等，通过类似InSAR空间基线计算的方法计算burst同步性，设置时间节点，以区分同步和非同步的数据。在方位向时域卷积成像后，取仅含同步信号卷积结果的相位作为输出像元的相位，取含有同步信号与非同步信号卷积结果的幅度作为输出像元的幅度，从而在去除非同步信号的同时保全了幅度信息。该方法还可用于处理一组干涉数据，在这种情况下，需要计算一组同步性并设置一组时间节点，最后成像结果的一个位置对应一组输出像元。
文档编号G01S7/02GK102680973SQ20121015224
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者曾琪明, 梁存任, 焦健 申请人:北京大学