联合GNSS和地面控制点的分布式InSAR基线确定方法研究

作     者：赵书圆 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：易东云;谷德峰

授予年度：2016年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081105[工学-导航、制导与控制] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：分布式InSAR 星间基线 GNSS 地面控制点 DEM 精度分析 

摘      要：分布式InSAR是目前最具潜力的对地观测雷达体制之一,可以有效避免时间去相关,测高精度更高,且基线长短可以自由控制,受卫星平台限制更小,是未来星载InSAR技术发展的主流趋势。但是分布式InSAR系统的测高精度很大程度取决于星间基线的确定精度,高精度基线确定成为分布式InSAR任务的前提和关键。本文以分布式InSAR系统星间基线确定为研究背景,重点研究了联合GNSS和地面控制点的基线确定方法,主要包括三部分:第一,研究了两类传统基线确定方法。首先,研究了地面控制点星间基线估计方法,推导了三点法、五点法数学模型,分析了这两种地面控制点方法的优点与缺陷,指出了地面控制点方法不足;其次,研究了GNSS星间基线估计方法,介绍了GNSS星间基线估计流程,分析了各种误差源及其对基线产品的影响传递关系,并进行了精度仿真分析,仿真结果表明,在综合多种误差因素影响下,基线产品的常值偏差9.90mm,随机误差0.76mm(1σ),其中常值偏差成为影响基线精度的主要矛盾。第二,研究了联合GNSS与地面控制点的基线确定方法。首先,结合理论分析和国外在轨实验,得到了基线偏差具有多轨常值稳定的特点;然后,介绍了联合GNSS与地面控制点的基线确定方法流程,推导了基线常值偏差标定数学模型;最后,分析了基线常值偏差标定部分新引入的误差源对基线确定的影响,并进行了仿真分析,仿真结果表明,在斜距、干涉相位和参考高程等误差源中,斜距误差的影响是最主要的。第三,研究了抑制斜距误差影响的基线常值偏差标定方法。首先,分析了斜距误差对InSAR高程测量误差的影响机理,得到了斜距误差与视线方向基线偏差标定之间关系;然后,利用斜距误差在单次干涉成像中的常值偏差特性,提出了一种利用求偏导抑制斜距误差影响的新方法,并建立了双波位基线常值偏差标定的数学模型;最后,仿真验证了抑制斜距误差影响的基线常值偏差标定方法的正确性,对该方法在综合误差影响下的精度性能进行了分析,仿真结果表明,该方法可以有效抑制斜距误差影响。