方向控制的最小二乘相位解纏方法研究

《方向控制的最小二乘相位解纏方法研究》是依託山東科技大學，由劉國林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：方向控制的最小二乘相位解纏方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉國林
• 依託單位：山東科技大學

項目摘要

相位解纏作為InSAR數據處理的關鍵和熱點研究問題，多年來一直是研究的重點。項目在分析國內外研究成果基礎上，以申請者等研究提出的非線性最小二乘和方向控制最小二乘理論為基礎，以提高信噪比低、地形複雜地區的相位解纏質量和較大區域相位解纏的運算速度為目標，開展方向控制的最小二乘相位解纏方法研究，其選題具有創新性，具有重要的理論意義和套用價值。.項目從理論研究、算法設計、實驗分析、結果驗證等方面系統深入地研究方向控制最小二乘相位解纏的關鍵理論與方法，重點研究：針對相位解纏模型的權重確定問題，突破兼顧地形、噪聲等影響的權重確定方法，克服誤差傳遞；針對相位解纏的非線性以及疊代收斂速度慢等問題，提出方向控制的最小二乘和附加地形、噪聲等約束的方向控制最小二乘相位解纏方法，提高相位解纏的非線性處理能力、收斂速度和精度；設計最優數值算法，增強算法的穩定性和強健性；開展實驗數據的驗證對比分析等。

結題摘要

相位解纏是InSAR進行數字高程模型提取和地表形變監測的關鍵步驟之一，提高信噪比低、地形複雜地區的相位解纏質量和較大區域相位解纏的運算速度是重點研究內容。項目圍繞方向控制最小二乘理論、病態模型疊代估計的方向控制與穩健解算、顧及地形、噪聲等影響的方向控制最小二乘相位解纏等問題，從理論研究、模型建立、算法實現、實驗分析、結果對比及驗證等方面進行了系統深入地研究。其主要內容包括： （1）針對方向控制最小二乘理論，提出基於對偶模型、有限離散函式差商、序列二次規劃和罰函式結合等進行方向控制的非線性最小二乘解算方法，並套用於相位解纏中，提高疊代收斂速度； （2）針對疊代估計中病態問題的解算方法，提出基於Liu估計的有偏估計疊代方法、基於L曲線的譜修正疊代法、基於Tikhonov的正則化解算方法等來實現穩健解算，並通過修正因子、正則化參數、正則化矩陣、最大曲率點等來控制方向； （3）針對地形起伏、噪聲等對相位解纏的影響問題，基於附加約束的方向控制最小二乘，提出顧及地形坡度的非線性最小二乘相位解纏、基於非線性相位模型的最小二乘相位解纏、顧及地形因素和模型誤差的自適應擴展卡爾曼濾波相位解纏，提高相位解纏的非線性處理能力和相位解纏質量； （4）將上述方法進行了算法設計與程式實現，並採用不同衛星、不同解析度、不同地形條件下的SAR數據以及其它測量實驗數據進行了實驗驗證，取得良好的效果。 另外，項目針對InSAR技術中涉及的其他數據處理問題，提出了雷達干涉測量圖像的梯度自適應光滑子函式濾波法，分析了相位測量誤差對形變測量的精度影響等。發表學術期刊論文12篇，其中，SCI收錄4篇，EI收錄3篇，中文核心期刊5篇，取得計算機軟體著作權1項，受理髮明專利2項，達到項目研究的預期目標。 項目的開展，對拓展方向控制的最小二乘理論以及提高複雜地形條件下相位解纏的質量，進而提高InSAR微小地表形變監測的精度具有重要的理論意義和套用價值。