對(duì)纏繞相位 差中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，而且可以獲取解纏相位的估值。
[0056] 步驟2)中，2)采用基于正則矩陣的半?yún)?shù)解算方法對(duì)上述模型進(jìn)行解算，考慮干 涉相位之間的相鄰關(guān)系，采用基于時(shí)間序列的正則矩陣的構(gòu)造方法構(gòu)造正則矩陣，采用預(yù) 共軛梯度算法對(duì)上述函數(shù)模型進(jìn)行求解，同時(shí)采用L曲線確定最優(yōu)正則參數(shù)的原理確定最 優(yōu)的正則化參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)誤差的補(bǔ)償和解纏相位的精確估計(jì)，具體過程如下：
[0057] 201)建立基于補(bǔ)償最小二乘基本原則的解算方程：
[0058]
(3)
[0059] 其中，α為一個(gè)標(biāo)量，稱作正則參數(shù)，平衡半?yún)?shù)模型的參數(shù)分量和非參數(shù)分量，R 為正則矩陣，P為纏繞相位差的權(quán)陣，本算法為一單位矩陣，Vt為纏繞相位相位差殘差V的 轉(zhuǎn)置，儼為系統(tǒng)誤差估值S的轉(zhuǎn)置。
[0060] 正則參數(shù)α采用L曲線的方法進(jìn)行最優(yōu)化，具體為：
[0061] Al)基于預(yù)共軛梯度迭代算法獲取解纏相位的估值"則系統(tǒng)誤差的估值為：
[0062]
[0063] A2)計(jì)算A. = 2"丄"" i匕』麗 2二
[0064] A3)如果α所對(duì)應(yīng)的Li最小，則α為最優(yōu)的正則化參數(shù)。
[0065] 正則矩陣R采用時(shí)間序列的方式構(gòu)建。
[0066] 202)基于拉格朗日極值基本原則對(duì)所述解算方程進(jìn)行求解，獲取半?yún)?shù)相位解纏 模型的誤差方程的法方程：
[0067]
[0068] 203)獲取關(guān)于解纏相位的方程：[0069]
[0070]
[0071]
[0072]
[0073]
[0074] 204)采用預(yù)共軛梯度迭代算法對(duì)所述關(guān)于解纏相位的方程進(jìn)行求解，獲取解纏相 位的估值，具體為：
[0075] BI)對(duì)多進(jìn)行初始化各=〇，令T0 = 6 -抑0，同時(shí)獲取預(yù)共軛矩陣 ?? =diug(uu,…a-)·,
[0076] B2)計(jì)算Zi= !T1 ·ι> /7; = ζ.%，判斷當(dāng)前迭代是否為第一次迭代，若是，則令Pi = Zi,若否，則令Wi= P 7 P ^pi= z JwiPi^i為迭代次數(shù)；
[0077] B3)計(jì)算Vi = !/戶/命，舍=步η + ν;Ρ;，η = r H-ViApi;
[0078] Zp P pPpWp Vi均為第i次迭代過程的中間量；
[0079] B4)判斷是否存在I IriI I > ε I IiviI |，若是，則重復(fù)B2)、B3)進(jìn)行迭代計(jì)算，若 否，則執(zhí)行步驟B5);
[0080] B5)迭代終止獲取解纏相位的估計(jì)值。
[0081] 為了對(duì)本發(fā)明方法的性能和結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和分析，將本發(fā)明方法分別應(yīng)用于模擬 和真實(shí)的干涉相位數(shù)據(jù)，結(jié)果如下所示：
[0082] (1)在模擬數(shù)據(jù)中的應(yīng)用
[0083] 為了對(duì)性能和估計(jì)的解纏相位的精度進(jìn)行對(duì)比分析，首先將本發(fā)明方法應(yīng)用于模 擬數(shù)據(jù)，并將計(jì)算結(jié)果與目前常用的相位解纏算法獲取的解纏相位進(jìn)行對(duì)比分析，模擬的 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相位解纏結(jié)果如圖2和圖3所示。
[0084] 從圖2和圖3可以看出，本發(fā)明方法能夠?qū)烙?jì)干涉相位中的系統(tǒng)誤差分量進(jìn)行 補(bǔ)償和估計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)解纏相位的精度估計(jì)。
[0085] 為了對(duì)本發(fā)明方法的可靠性進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)估，本發(fā)明方法與經(jīng)典的相位解纏算 法（枝切線相位解纏算法、最小網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用流算法和預(yù)共軛梯度相位解纏算法）的解纏結(jié)果 進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如表1所示：
[0086] 表1.解纏相位估值的精度評(píng)價(jià)和不同相位解纏算法精度的對(duì)比分析
[00871
[0088] 其中，τ為解纏相位的均方根誤差，〇為解纏相位的標(biāo)準(zhǔn)差，ε為解纏相位的平 均相對(duì)誤差，S為解纏相位的相位差的均方根誤差。
[0089] 從表1可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方法優(yōu)于其他的相位解纏算法，可以獲取高精度的解纏相 位的估值。
[0090] (2)在真實(shí)數(shù)據(jù)中的應(yīng)用
[0091] 為了對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行深入的驗(yàn)證和分析，本實(shí)施例選取Bam地震的同震和震后 的Envisat ASAR數(shù)據(jù)獲取的差分干涉圖進(jìn)行處理和分析，結(jié)果如圖4所示。
[0092] 從圖3可以看出，本發(fā)明方法可以應(yīng)用于真實(shí)的DInSAR差分干涉圖的相位解纏數(shù) 據(jù)處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于半?yún)?shù)模型的InSAR干涉相位解纏方法，用于在InSAR或DInSAR數(shù)據(jù)處理 過程中從干涉相位獲取解纏相位，其特征在于，包括以下步驟： 1) 半?yún)?shù)相位解纏模型的建立； 2) 半?yún)?shù)相位解纏模型的解算及解纏相位的估計(jì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于半?yún)?shù)模型的InSAR干涉相位解纏方法，其特征在于，所 述步驟1)中，半?yún)?shù)相位解纏模型具體為：其中，V觀測(cè)值的殘差，B為觀測(cè)值的系數(shù)矩陣，2ML",fxl為纏繞相位和解纏相位之間 的關(guān)系，#為解纏相位的估值，L為纏繞相位的相位差，i為纏繞相位相位差中的系統(tǒng)誤差 的估值，m為纏繞相位的行數(shù)，n為纏繞相位的列數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于半?yún)?shù)模型的InSAR干涉相位解纏方法，其特征在于，所 述纏繞相位的相位差利用InSAR或者DInSAR干涉相位計(jì)算獲得。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于半?yún)?shù)模型的InSAR干涉相位解纏方法，其特征在于，所 述步驟2)具體為： 201) 建立基于補(bǔ)償最小二乘基本原則的半?yún)?shù)模型解算模型：其中，a為一個(gè)標(biāo)量，稱作正則參數(shù)，R為正則矩陣，P為觀測(cè)值的權(quán)陣，VT為觀測(cè)值的 殘差V的轉(zhuǎn)置，穸為系統(tǒng)誤差的估值^的轉(zhuǎn)置； 202) 基于拉格朗日極值基本原則對(duì)所述解算方程進(jìn)行求解，獲取半?yún)?shù)相位解纏模型 的誤差方程的法方程：203)獲取關(guān)于解纏相位的方程：其中：204)采用預(yù)共軛梯度迭代算法對(duì)所述關(guān)于解纏相位的方程進(jìn)行求解，獲取解纏相位的 估值。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于半?yún)?shù)模型的InSAR干涉相位解纏方法，其特征在于，所 述正則參數(shù)a采用L曲線的方法進(jìn)行最優(yōu)化選取，具體為： A1)基于預(yù)共軛梯度迭代算法獲取解纏相位的估值#，則系統(tǒng)誤差的估值為：A2)計(jì)算，其中i為迭代次數(shù)； A3)如果a所對(duì)應(yīng)的Q最小，則a為最優(yōu)的正則化參數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于半?yún)?shù)模型的InSAR干涉相位解纏方法，其特征在于，所 述正則矩陣R采用時(shí)間序列的方式構(gòu)建。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于半?yún)?shù)模型的InSAR干涉相位解纏方法，其特征在于，所 述步驟204)具體為： B1)對(duì)#進(jìn)行初始化各=〇，令4 6 ，其中b為解纏相位方程的常數(shù)項(xiàng)，A為解纏 相位方程的系數(shù)，同時(shí)獲取預(yù)共軛矩陣B2)計(jì)算zfIT1p, = ，判斷當(dāng)前迭代是否為第一次迭代，若是，則令Pi=zP 若否，則令~=pi/ph，Pi=zh+WiPh，i為迭代次數(shù)； B3)計(jì)算v; = 7/?,卻"舍=舍-L + v;/7;，ri=rH-ViApu B4)判斷是否存在| |ri| | >e| I，若是，則重復(fù)B2)、B3)進(jìn)行迭代計(jì)算，若否，則 執(zhí)行步驟B5); B5)迭代終止獲取解纏相位的估計(jì)值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于半?yún)?shù)模型的InSAR干涉相位解纏方法，用于在InSAR或DInSAR數(shù)據(jù)處理過程中從干涉相位獲取解纏相位，具體包括以下步驟：1)半?yún)?shù)相位解纏模型的建立；2)半?yún)?shù)相位解纏模型的解算及解纏相位的估計(jì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明顧及InSAR/DInSAR干涉相位中的系統(tǒng)誤差，考慮采用半?yún)?shù)模型的非參數(shù)分量對(duì)其建模和補(bǔ)償，從而消除其對(duì)解纏相位估計(jì)的影響，彌補(bǔ)傳統(tǒng)的基于最小二乘相位解纏算法的缺陷，減少系統(tǒng)誤差對(duì)相位解纏結(jié)果的影響，提高地形估計(jì)及形變監(jiān)測(cè)的精度。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號(hào)】CN104915549
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510272029
【發(fā)明人】童小華, 劉爽, 張松林, 謝歡, 陳鵬, 劉世杰
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月25日