多基线/多频段干涉相位解缠频域快速算法

摘要

本发明提出一种多基线/多频段相位解缠的频域算法。技术方案的思路是：首先，利用干涉相位图的干涉相位观测值计算在水平方向及垂直方向上的相位梯度值，并根据时域无旋条件计算相位梯度图边界上的相位梯度值。然后，对相位梯度值进行傅立叶变换得到相位梯度值的频域函数，在相位梯度估计值的频域函数与各基线/各频段相位梯度值的频域函数加权和之差的平方和最小约束条件下计算出满足无旋条件的傅立叶系数的近似值。其后，对傅立叶系数近似值进行傅立叶反变换，得到满足相位无旋条件的相位梯度估计值。最后，对得到的满足无旋条件的相位梯度估计值进行积分，从而得到相位解缠值。本发明在不影响精度的情况下，减少了相位解缠算法的计算量。

主权项

1.一种多基线或多频段相位解缠的频域方法，其特征在于，包括下述步骤：假定通过多基线或多频段干涉合成孔径雷达系统观测得到K幅干涉相位图，K≥2，其中第k幅干涉相位图对应第k条基线或第k个频段，第k条基线或第k个频段对应的缠绕相位函数为：M和N分别表示干涉相位图的方位向和距离向点数；记第k幅干涉相位图的垂直有效基线为b_k或记第k幅干涉相位图的波长为λ_k；记第k幅干涉相位图与第一幅干涉相位图的垂直有效基线之比为α_k=b₁/b_k或记第k幅干涉相位图与第一幅干涉相位图的波长之比为α_k=λ_k/λ₁；利用上述的观测信息和α_k，完成以下步骤：第一步：干涉相位图的相位梯度值计算；第（1）步，计算非边界上的相位梯度值；对第k幅干涉相位图，用下式计算在水平方向即x方向的相位梯度在垂直方向即y方向的相位梯度上式中W{·}表示取相位主值运算；第（2）步：计算边界上的相位梯度值；$\left\{\begin{array}{c}{\Delta }_{M-\mathrm{1,0}}^{x,k}=0,{\Delta }_{0,N-1}^{y,k}=0\\ {\Delta }_{{M-1,n}^{\prime }}^{x,k}={\Delta }_{M-1,n^{\prime }-1}^{x,k}+{\Delta }_{1,n^{\prime }-1}^{y,k}-{\Delta }_{M-1,n^{\prime }-1}^{y,k},(1\le n^{\prime }\le N-1)\\ {\Delta }_{m^{\prime },N-1}^{y,k}={\Delta }_{m^{\prime }-1,N-1}^{y,k}+{\Delta }_{m^{\prime }-\mathrm{1,1}}^{y,k}-{\Delta }_{m^{\prime }-1,N-1}^{y,k},(1\le m^{\prime }\le M-1)\end{array}\right.;$第二步，傅立叶系数近似值计算；计算第k幅干涉相位图x方向相位梯度值的傅立叶变换系数和y方向相位梯度值的傅立叶变换系数其中，p=0,1,...,M-1;q=0,1,...,N-1；计算x方向相位梯度的傅立叶变换系数近似值和y方向相位梯度的傅立叶变换系数近似值计算公式为：其中，分别是C₁和C₂的共轭，p=0,1,...,M-1;q=0,1,...,N-1；第三步：相位梯度估计值计算；用下式计算x方向相位梯度估计值和在y方向的相位梯度估计值$\begin{array}{c}{\tilde{\Delta }}_{m,n}^x=\frac{1}{\sqrt{\mathrm{MN}}}\underset{p=0}{\overset{M-1}{\Sigma }}\underset{q=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{\tilde{F}}_{p,q}^x\exp \left(j2\pi (\frac{\mathrm{mp}}{M}+\frac{\mathrm{nq}}{N})\right)\\ {\tilde{\Delta }}_{m,n}^y=\frac{1}{\sqrt{\mathrm{MN}}}\underset{p=0}{\overset{M-1}{\Sigma }}\underset{q=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{\tilde{F}}_{p,q}^y\exp \left(j2\pi (\frac{\mathrm{mp}}{M}+\frac{\mathrm{nq}}{N})\right)\end{array};$第四步：相位解缠值计算；用下式计算第一幅干涉相位图的相位解缠值：${\psi }_{m^{″},n^{″}}={\psi }_{\mathrm{0,0}}+\underset{1=0}{\overset{m^{″}-1}{\Sigma }}{\tilde{\Delta }}_{\mathrm{1,0}}^x+\underset{k=0}{\overset{n^{″}-1}{\Sigma }}{\tilde{\Delta }}_{0,k}^y;$上式中m″=0,1,2,...M-2;n″=0,1,2,...N-2，表示第一幅干涉相位图在μ=0,v=0时缠绕相位函数的值。