ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. № 7
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.7.9
УДК 621.396.969
ОЦЕНИВАНИЕ ТОЧНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ ФАЗЫ ПРИ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ РАДИОЛОКАТОРОВ С СИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРОЙ
А. В. Сосновский
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Статья поступила в редакцию 15 июня 2021 г., после доработки 6 июля 2021 г.
Аннотация. Рассматривается задача оценивания точности восстановления абсолютной фазы при интерферометрической обработке данных космических радиолокаторов с синтезированной апертурой. Разработана методика оценивания точности, основанная на вычислении среднеквадратичного отклонения эталонных и измеренных интерферометрической системой абсолютных фаз в системе координат радиолокационного изображения «азимут – наклонная дальность». Предложенная методика предполагает обратное преобразование координат эталонных высотных рельефа земной поверхности из географической системы координат в систему координат изображения и последующее вычисление параметров связи между эталонными высотами и измеренными абсолютными фазами по методу наименьших квадратов. Это позволяет оценить эффективность выполнения отдельных этапов интерферометрической обработки (некогерентного накопления, подавления фазового шума, развертывания фазы) и экспериментально определить наиболее эффективные алгоритмы обработки и диапазоны оптимальных значений их параметров. Методика опробована на примере обработки радиолокационных изображений ALOS PALSAR, полученных при различных условиях съемки.
Ключевые слова: радиолокаторы с синтезированной апертурой, интерферометрическая обработка, цифровые модели рельефа, подавление фазового шума, развертывание фазы.
Abstract. The problem of accuracy estimation of the absolute phase recovery in interferometric synthesized aperture radars (InSAR) data processing is considered. A method for accuracy estimation based on the calculation of the standard deviation of the reference phases and the absolute phases measured by the interferometric system in the radar image coordinate system "azimuth – slant range" is developed. The method includes converting the coordinates of the reference topographic height marks from the geographical coordinate system to the radar image coordinate system and then calculating of the transformation parameters between the reference heights and the measured absolute phases using the least squares method. The latter allows one to evaluate the performing effectiveness of individual stages of interferometric processing (multilooking, phase noise suppression, phase unwrapping) and experimentally determine the most effective processing algorithms that provide the best accuracy of the phase recovery and their optimal parameters. The method is tested using the ALOS PALSAR radar images obtained under various imaging conditions.
Key words: synthesized aperture radars, InSAR data processing, digital elevation models, phase noise suppression, phase unwrapping.
Литература
1. Груздов В.В., Колковский Ю.В., Криштопов А.В., Кудря А.И. Новые технологии дистанционного зондирования Земли из космоса. Москва: ТЕХНОСФЕРА. 2018. 482 с.
2. Захаров А.И., Костюк Е.А., Денисов П.В., Бадак Л.А. Космическая радиолокационная интерферометрическая съемка Земли и ее перспективы в рамках проекта «КОНДОР-ФКА». Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. №1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.1.2
3. Карнышев В.И., Авдзейко В.И., Паскаль Е.С. Особенности патентного анализа радиолокационных систем различного назначения с использованием ресурсов патентного ведомства США. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.1.4
4. Сосновский А.В. Интерферометрическая обработка данных космических радиолокаторов с синтезированной апертурой при создании цифровых моделей рельефа земной поверхности: состояние и проблемы. Ural Radio Engineering Journal. 2020. № 4(2). C.198–233. https://doi.org/10.15826/urej.2020.4.2.004
5. Berry P.A.M., Garlick J.D., Smith R.G. Near-global validation of the SRTM DEM using satellite radar altimetry. Remote Sensing of Environment. 2007. №1. С.17–27. https://doi.org/10.1016/j.rse.2006.07.011
6. Brown Jr.C.G., Sarabandi K., Pierce L.E. Validation of the Shuttle Radar Topography Mission Height Data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2005. №8. P.1707–1715. https://doi.org/10.1109/TGRS.2005.851789
7. Lee I.S., Chang H.-C., Ge L. GPS Campaigns for Validation of InSAR Derived DEMs. Journal of Global Positioning Systems. 2005. №1-2. P.82–87. https://doi.org/10.5081/jgps.4.1.82
8. Lucau C., Moreau B., Le Boulengé E., Defourny P. A priori accuracy assessment of the DEM derived by InSAR. Proceedings of the Third International Symposium on Retrieval of Bio- and Geophysical Parameters from SAR Data for Land Applications. 2002. P.273–278.
9. Sun G., Ranson K.J., Kharuk V.I., Kovacs K. Validation of surface height from shuttle radar topography mission using shuttle laser altimeter. Remote Sensing of Environment. 2003. №4. P.401–411. https://doi.org/10.1016/j.rse.2003.09.001
10. Rosen P.A., Hensley S., Joughin I.R., Li F., Madsen S.N., Rodriguez E., Goldstein R.M. Synthetic Aperture Radar Interferometry. IEEE Proc. 2000. №88(3). P.333–382
11. Hanssen R.F. Radar interferometry. Data interpretation and error analysis. Dordrecht: Kluwer academic publishers. 2002. 308 p.
12. Верба В.С., Неронский Л.Б., Осипов И.Г., Турук В.Э. Радиолокационные системы землеобзора космического базирования. Москва, Радиотехника. 2010. 680 с.
14. Атрошенко Л.М., Горобец Н.Н., Красногорский М.Г., Малюков В.М. Опыт создания полигонно-калибровочного комплекса для радиолокатора с синтезированной апертурой космического базирования. Вестник СибГАУ. 2013. №5(51). С.30–32.
15. Лепехина Т.А., Николаев В.И., Семенов М.А., Чарыков И.В., Чикачев В.С. Оборудование радиолокационного полигона для калибровки и валидации космических радаров с синтезированной апертурой. Вестник СибГАУ. 2013. №5(51). С.26–29.
16. Holecz I.F., Moreira J.H., Pasquali P., Voigt S., Meier E., Nuesch D. Height model generation, automatic geocoding and mosaicing using airborne AeS-1 InSAR data. IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium Proceedings. Remote Sensing – A Scientific Vision for Sustainable Development. 1997. №4. P.1929–1931. https://doi.org/10.1109/IGARSS.1997.609148
17. Bamler R., Hartl P. Synthetic aperture radar interferometry. Inverse Problems. 1998. №4. P.1–54. https://doi.org/10.1088/0266-5611/14/4/001
18. Описание модуля Photomod RADAR. Описание интерферометрического процессора. Части 1–4. Москва, ЗАО «Ракурс», 2007.
19. Руководство пользователя по выполнению работ в системе координат 1995 года (СК-95) ГКИНП (ГНТА)–06-278-04. Москва, ЦНИИГАИК. 2004. 88 с.
20. Sosnovsky A.V., Kobernichenko V.G. An Efficiency Estimation for Multilooking and Phase Noise Suppression Methods for Spaceborne Interferometric Synthetic Aperture Radars Data Processing. Proceedings of the 14th International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE 2018. 2018. P.434–438.
22. Costantini M. A novel phase unwrapping method based on network programming. IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1998. No.36. P.813–821.
23. Chen C.W., Zebker H.A. Network approaches to two-dimensional phase unwrapping: Intractability and two new algorithms. Journal of the Optical Society of America A: Optics and Image Science, and Vision. 2000. Vol.17. No.3. P.401–414.
Для цитирования:
Сосновский А.В. Оценивание точности восстановления абсолютной фазы при интерферометрической обработке данных радиолокаторов с синтезированной апертурой. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №.7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.7.9