一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法技术

本发明专利技术公开一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法，首先利用基于AMPM的联合相位梯度估计技术从较短基线干涉图中获取长基线干涉相位梯度估计信息；定义干涉图路径引导图，把干涉图路径导引图归一化后量化为整数指导相位展开路径；结合量化路径引导图策略，在获取长基线干涉相位梯度基础上，利用UKF相位展开算法沿干涉图高质量区域到低质量区域的路径直接展开长基线干涉图。本发明专利技术既能提高算法精度，又极大改善算法效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法
本专利技术涉及干涉合成孔径雷达
，具体涉及一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法。
技术介绍
干涉合成孔径雷达(InterferometrySyntheticApertureRadar，InSAR)利用两副天线对地同时观测或单天线两次对地近似平行观测来获取目标区域的三维信息，具有快速、高效、精确、大范围获取地表三维信息的能力，为监控目标和管理大范围的环境问题提供了更直接和更有效的方法，已广泛地应用在地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)构建、环境监测及预警等领域。多基线InSAR技术能解决传统InSAR技术存在系统高度模糊数与缠绕相位解缠可靠性不可兼顾的矛盾，具有解决陡峭或断裂山地、城市等不连续复杂地形三维测绘的能力与潜力。传统多基线InSAR相位展开方法基本可归结为两大类，包括以最大似然法(ML)和最小二乘法(LS)为代表的多基线InSAR融合相位展开方法以及以Robertson迭代法为典型的多基线InSAR迭代相位展开法。第一类方法通过融合多幅干涉图相位信息以获得长基线干涉相位估计值。第二类方法首先估计小基线干涉图的地形高度(或干涉相位)，并利用小基线干涉图获得的地形高度(或干涉相位)来估计次长基线干涉图的地形高度(或干涉相位)，以此类推，直到获得最长基线干涉图的地形高度(或干涉相位)。前述两类相位展开方法本身没有噪声抑制能力，故在相位展开之前，必须尽可能地滤除干涉图中的相位噪声，这必然增加前续干涉噪声算法的难度和复杂性。基于子空间投影及波束形成的多基线相位展开算法和基于智能搜索跟踪的多基线UKF相位展开算法等方法在抑制干涉相位噪声的同时完成干涉相位展开，在很大程度上避免了上述方法存在的弊端，但前者存在准确估计噪声子空间维数难度较大以及对干涉图信噪比要求较高等问题，如其噪声子空间维数估计不准，就可能严重影响其算法的性能。而基于智能搜索跟踪的多基线UKF相位展开算法在展开所有干涉图基础上，再进行信息融合获得长基线干涉相位图，且在干涉图展开过程中需要不断计算所有待展开像元的质量代价函数和搜索质量代价函数最大的待展开像元，计算代价较大，从而影响算法效率，不利于实际应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是现有多基线相位展开方法效率和性能较低的问题，提供一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法，包括如下步骤：步骤1，利用基于修正矩阵束模型的联合相位梯度估计技术从较短基线干涉图中获取长基线干涉相位梯度估计信息；步骤2，定义干涉图路径引导图，把干涉图路径导引图归一化后量化为整数指导相位展开路径；步骤3，结合量化路径引导图策略，并在获取长基线干涉相位梯度基础上，利用无味卡尔曼滤波(UKF)相位展开方法沿干涉图高质量区域到低质量区域的路径直接展开长基线干涉图。所述步骤3具体为：步骤3.1，创建空排队阵列，定义指向量化路径引导值最大的待展开像元的指针opt，其初始值为0；步骤3.2，在干涉图中选择某一非边界上的高质量像元作为起始像元，把其缠绕相位作为展开相位；把邻接起始像元的四个缠绕像元标记为待展开像元，并根据待展开像元整数的量化路径引导值，分别把待展开像元嵌入排队阵列相应的连接列表的顶部；把指针opt与上述待展开像元整数的量化路径引导值的最大者cq作比较，若指针opt小于cq，则指针opt的值改为cq，否则不变，亦即保证指针opt始终指向量化路径引导值最大的待展开像元；步骤3.3，根据指针opt的取值，从排队阵列相应连接列表顶部获取待展开像元x(x亦即为量化路径引导值最大的待展开像元)，并利用UKF相位展开方法展开此待展开像元；从排队阵列相应的连接列表中去除像元x；把邻接像元x的缠绕像元标记为待展开像元，并根据其整数的量化路径引导值，把它们分别嵌入排队阵列相应的连接列表的顶部；把指针opt的值与上述待展开像元的整数的量化路径引导值的最大者作比较，并保证指针opt始终指向量化路径引导值最大的待展开像元；步骤3.4，排队列表中是否存在待展开像元；若像元存在，则转至步骤3.3，若像元不存在，则转至步骤3.5；步骤3.5，结束。在步骤3.2和步骤3.3中，保证指针opt始终指向量化路径引导值最大的待展开像元，具体为：若指针opt的值小于待展开像元量化路径引导值的最大者，则指针opt的值改为待展开像元量化路径引导值的最大者；若指针opt的值大于待展开像元量化路径引导值的最大者，则指针opt的值不改变。与现有技术相比，本专利技术把基于修正矩阵束模型(AMPM)的联合相位梯度估计技术、量化跟踪策略与UKF(无味卡尔曼滤波)算法结合起来，提出一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法。利用基于AMPM的联合相位梯度估计技术速和精确地从较短基线干涉图获取长基线干涉图相位梯度，从而能增加算法的精度和效率；建立基于干涉图相干系数(或伪相干系数)以及相位微分偏差的路径引导图，以保证沿最优路径展开长基线干涉像元，从而提高相位展开精度；引入量化路径引导图策略，减小在搜索最佳展开路径所消耗的时间，极大提高本文方法效率。本专利技术在获取长基线干涉图相位梯度基础上，利用UKF相位展开算法沿长基线干涉图高质量区域到低质量区域的路径直接展开长基线干涉图，而不需要展开其他较短基线干涉图，既能提高算法精度，又极大改善算法效率。附图说明图1为模拟干涉图，其中(a)为B1基线干涉图，(b)为B2基线干涉图，(c)为B2基线真实干涉相位；图2为多基线迭代法的展开结果，其中(a)为展开相位，(b)为展开相位误差，(c)为展开相位误差统计直方图；图3为基于智能搜索跟踪的多基线UKF相位展开法的展开结果，其中(a)为展开相位，(b)为展开相位误差，(c)为展开相位误差统计直方图；图4为本专利技术高效稳健的多基线UKF相位展开方法的展开结果，其中(a)为展开相位，(b)为展开相位误差，(c)为展开相位误差统计直方图。具体实施方式一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法，具体包括如下步骤：Step1：利用基于AMPM的联合相位梯度估计技术从较短基线干涉图中获取长基线干涉相位梯度估计信息。Step2：定义干涉图路径引导图，把干涉图路径导引图归一化后量化为整数指导相位展开路径。Step3：结合量化路径引导图策略，并在获取长基线干涉相位梯度基础上，利用UKF相位展开算法沿干涉图高质量区域到低质量区域的路径直接展开长基线干涉图。即Step3.1：创建空排队阵列，定义指向量化路径引导值最大的待展开像元的指针opt，其初始值为0。Step3.2：在干涉图中选择某一非边界上的高质量像元作为起始像元，把其缠绕相位作为展开相位；把邻接起始像元的四个缠绕像元标记为待展开像元，并根据待展开像元整数的量化路径引导值，分别把待展开像元嵌入排队阵列相应的连接列表的顶部；把指针opt与上述待展开像元整数的量化路径引导值的最大者cq作比较，若指针opt小于cq，则指针opt的值改为cq，否则不变，亦即保证指针opt始终指向量化路径引导值最大的待展开像元。Step3.3：根据指针opt的取值，从排队阵列相应连接列表顶部获取待展开像元x(x亦即为量化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1，利用基于修正矩阵束模型的联合相位梯度估计技术从较短基线干涉图中获取长基线干涉相位梯度估计信息；步骤2，定义干涉图路径引导图，把干涉图路径导引图归一化后量化为整数指导相位展开路径；步骤3，结合量化路径引导图策略，并在获取长基线干涉相位梯度基础上，利用无味卡尔曼滤波相位展开方法沿干涉图高质量区域到低质量区域的路径直接展开长基线干涉图。

【技术特征摘要】
1.一种高效稳健的多基线UKF相位展开方法，其特征是，包括如下步骤：步骤1，利用基于修正矩阵束模型的联合相位梯度估计技术从较短基线干涉图中获取长基线干涉相位梯度估计信息；步骤2，定义干涉图路径引导图，把干涉图路径导引图归一化后量化为整数指导相位展开路径；其中干涉图路径引导图为g(m,n)＝deriance(m,n)·[1-coherence(m,n)]q上式中，g(m,n)为干涉图(m,n)像元路径导引值，deriance(m,n)为干涉图(m,n)像元微分偏差，coherence(m,n)为干涉图(m,n)像元相干系数或伪相干系数，q＝1,2,...,L，L为干涉基线的条数；步骤3，结合量化路径引导图策略，并在获取长基线干涉相位梯度基础上，利用无味卡尔曼滤波相位展开方法沿干涉图高质量区域到低质量区域的路径直接展开长基线干涉图；步骤3.1，创建空排队阵列，定义指向量化路径引导值最大的待展开像元的指针opt，其初始值为0；步骤3.2，在干涉图中选择某一非边界上的像元作为起始像元，把其缠绕相位作为展开相位；把邻接起始像元的四个缠绕像元标记为待展开像元，并根据待展开像元整数的量化路径引导值，分别把待展开像元嵌入排队阵列相应的连接列表...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢先明，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45