文档介绍：中国科学技术大学
博士学位论文
P 波段全极化SAR 数据处理方法研究
姓名:夏东坤
申请学位级别:博士
专业:信号与信息处理
指导教师:@
@
摘要
摘要
P 波段极化/极化干涉 SAR 系统的长波低频特点使得该系统在地形拓扑、森
林树高估计、地物分类等方面具有重要的应用价值,但随之而来的方位向宽波束
角、高地体幅度比以及电离层传输扰动等数据特点也为 P 波段全极化数据处理带
来了新的要求和技术挑战。
本论文以 P 波段全极化 SAR 数据处理方法的研究为主线,结合中国科学院
电子学研究所 P 波段机载极化 SAR 实验系统,重点研究了 P 波段极化 SAR 数据
的子视分解处理以及极化干涉散射相位中心分离处理,并拓展了星载平台下受电
离层效应影响的 P 波段极化 SAR 数据处理研究。具体的研究工作包括:
(1) 结合中国科学院电子学研究所 P 波段机载全极化 SAR 实验系统,利用
实际数据分析了定标器以及地物场景的极化响应表现,并通过三面角反
射器进行了极化定标处理。
(2) 针对 P 波段极化 SAR 系统的宽波束角特点,从子视分解的数据处理角
度,分析了极化 SAR 数据子视散射特性的变化,并在此基础上提出了
一种基于最小二乘的二元线性回归数据处理方法,以解决 P 波段全极化
SAR 单航过 DEM 反演的欠定问题,并结合中科院电子所采集的两景 P
波段全极化机载数据进行了相应实验验证。
(3) 通过重轨极化干涉 SAR 数据处理,分析了不同植被与地表区域 P 波段
极化干涉 SAR 数据的地-体散射相位中心隔离度差异,在此基础上提出
了一种基于地-体散射相位中心分离处理的地物分类方法。并通过中科院
电子所 P 波段机载实验系统采集的重轨极化干涉 SAR 数据,对该数据
处理及分类方法进行了实验验证和分析。
(4) 基于 P 波段极化全 SAR 数据较高的地体幅度比这一基本观察,通过“最
小干涉相干性”和“地体散射相位中心分离度”的相互折中,提出了一
种适用范围更广的极化干涉 SAR 最优基线估计方法,即“基线管”设计
方法,并结合PolSARpro 仿真器进行了相应的基线性能分析和实验验证。
(5) 针对 P 波段电波在穿越电离层媒介过程中对电离层效应的高敏感特性,
从 Appleton-Hartree 方程出发,分析了电离层效应对信号脉冲相位、极
化、干涉/极化干涉去相干的影响,并提出了一种联合法拉第旋转角测量
与相位扰动自聚焦成像的 P 波段星载极化 SAR 数据处理方法。该方法
通过引入高精度的地磁场信息,利用电离层 TEC 在回波法拉第旋转测
I
摘要
量与回波相位扰动校正之间建立联系,以提高自聚焦参数的估计准确
度,进而获得高分辨率的 SAR 成像结果。该方法可以克服基于 GPS 的
TEC 测量中时间、空间分辨率较低的问题,具有一定的实用价值。
关键词:P 波段全极化合成孔径雷达数字高程图最优基线电离层效应
法拉第旋转
II
Abstract
ABSTRACT
P band polarimetric/polarimetric interferometric SAR system has important
application values in terrain topology, forest tree height estimation and target
classification and so on for its characters of long wave length/low frequency. However,
the adjoint data characters of wide azimuth beam width, high ground to volume ratio
and significant ionospheric turbulence have also brought new requirements and
technical challenges for P band fully polarimetric data processing.
With the IECAS (Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences) P band
airborne fully polarimetric SAR system, this thesis