[发明专利]基于无网格与频率估计的干涉合成孔径雷达相位解缠方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，更进一步是一种基于无网格与频率估计的干涉合成孔径雷达相位解缠方法。通过对干涉合成孔径雷达干涉相位图的像素点之间受到缠绕相位应用基于无网格法和局部频率的InSAR相位解缠法，得到目标真实相位，提高解缠精度，从而使InSAR数据处理精度得到显著改善。

背景技术

上世纪中叶开始，雷达技术获得迅速发展，许多新颖的雷达技术陆续被提出并使用。干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar(以下简称InSAR)技术便是代表之一，它是射电天文学干涉测量技术与合成孔径雷达技术两者相结合而产生的全新技术。在继承了合成孔径雷达获得目标二位图像的特点上，又具备了获取目标区域高程信息的能力。

InSAR是由Carl Wiley在SAR的基础上首次提出的。它的工作原理是通过对同一目标区域的具有相干性的两幅SAR图像进行干涉处理，得到一幅该区域的干涉相位图像，分析处理干涉相位图像从而获取平面和高程方向的信息，完成三维测量。

相位信息蕴含着距离差的信息，在干涉处理环节中，获取相位信息是整个技术的关键所在。经过一系列的预处理得到的干涉相位图中的相位信息是受到干扰的，相位信息中的相位值被限制在了[-π,π]之间，也就是说干涉相位图像中的相位都是存在误差的缠绕相位。对存在误差的缠绕相位进行解缠并获得真实的相位信息，是解决相位缠绕问题的必要手段，根据已知的缠绕相位，利用邻近像素点间的缠绕相位梯度获得与实际距离差成比例的相位的过程就是相位解缠的思想。

1951年InSAR技术被发明至今，针对相位解缠的方法不断涌现，目前已经有了几十种相位解缠算法。按照解缠方式的不同，大体可分为三类，基于路径跟踪的相位解缠方法、基于最小范数的相位解缠方法和基于网络规划的相位解缠方法。最小二乘法作为基于最小范数类算法的代表，其思想是以缠绕相位梯度与解缠相位梯度的均方误差最小作为约束。最小二乘法具备了良好的稳健性，解缠过程中不依赖积分路径，但是缺点是不对残差点进行处理，最终导致残差点引起的误差扩散到整个图像。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提出一种基于无网格与频率估计的干涉合成孔径雷达相位解缠方法，能够有效避免误差向整个干涉相位图的扩散，并且更加准确的反应目标区域实际地形的变化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于无网格与频率估计的干涉合成孔径雷达相位解缠方法，包括如下步骤：

步骤1，获取干涉合成孔径雷达的干涉相位图；

步骤2，将所述干涉相位图划分为多个子干涉相位图，并计算每个子干涉相位图中相邻像素点之间的缠绕相位梯度值；

步骤3，确定所述每个子干涉相位图的形函数；

步骤4，根据所述每个子干涉相位图中相邻像素点之间的缠绕相位梯度值和所述形函数，得到所述每个子干涉相位图的缠绕相位梯度函数；

步骤5，根据所述每个子干涉相位图的缠绕相位梯度函数，求解所述每个子干涉相位图的解缠相位值；

步骤6，根据所述每个子干涉相位图的解缠相位值，对所述干涉合成孔径雷达的干涉相位图进行解缠。

本发明的特点和进一步的改进为：

(1)所述计算每个子干涉相位图中相邻像素点之间的缠绕相位梯度值，具体包括：

子干涉相位图中任意像素点(x,y)在y方向上和x方向上的缠绕相位梯度值为

其中，表示子干涉相位图中任意像素点(x,y)在y方向上的缠绕相位梯度值，表示子干涉相位图中任意像素点(x,y)在x方向上的缠绕相位梯度值，所述子干涉相位图为任意一个子干涉相位图。

(2)步骤3具体包括如下子步骤：

(3a)将所述子干涉相位图中任意像素点(x,y)的缠绕相位梯度函数表示为：

其中，Q^T(x,y)为给定的基函数，q_i(x,y)是基函数Q^T(x,y)在空间坐标X^T＝[x,y]上给定的单项式，a_i是q_i(x,y)的待定系数，向量a是由a_i组成的列向量；