题目：基于CS的多基线InSAR叠掩解算方法研究

星载单基线干涉合成孔径雷达（Interferometric synthetic aperture radar，简称单基线InSAR）是一种三维测高技术，卫星在不同的视角下对目标区域进行两次测量，获得目标地区的两幅SAR图像。利用两幅SAR图像中的相位信息和系统参数可以测量出目标区域的高程信息。由于SAR雷达在任何时间任何天气下都能进行大范围测绘的特点，星载单基线InSAR技术现在已经成为一种有效的全球三维测绘手段。但是对于复杂区域（如坡度陡峭的山区、城市建筑区域），由于几何关系多个目标点的回波落在SAR图像中的一个像素单元内，形成叠掩现象（Layover）。星载单基线InSAR系统只能得到目标区域的两次采样结果，它在高程向没有分辨率，因此无法重建Layover区域多个目标点的高程信息。在实际应用中，Layover发生频率高，已经严重制约单基线InSAR技术的应用。

随着新一代星载SAR雷达系统的发射，如：德宇航的TerraSAR-X/ TanDEM-X和意大利COSMO-Skymed卫星，星载SAR的应用已经进入一个新时代。卫星在短时间间隔内对目标区域进行多次观测成为可能，且SAR图像的空间分辨率能达到0.5m-1m。将多幅高分辨SAR图像进行配准、相位校正后获取高程向信号序列，再在高程向进行成像处理，从而获得测绘区域的三维成像结果，这就是星载多基线InSAR三维成像技术。多基线InSAR三维成像技术，它借助层析三维成像的原理，在垂直雷达飞行方向上采用多部天线对目标区域进行采样，这相当于在高程向形成一个合成孔径，从而得到高程向的高分辨率，这样能够将Layover区域在一个方位-距离分辨率单元内多个目标点分离出来并得到目标点的高程位置信息和散射强度信息，实现Layover区域的三维成像。因此，利用多基线InSAR能有效解决叠掩现象。

本文研究了SAR成像过程中Layover的形成机理，并从多基线InSAR三维成像基本原理出发，构建多基线InSAR解叠掩的信号模型。并分析出，多基线InSAR解叠掩其实质是一个频谱估计的过程。由于受基线数目和实际基线分布的限制，从多幅SAR图像中提取的Layover区域的高程向信号是非均匀且欠采样的，因此传统基于傅里叶变换的频谱估计方法不再适用于解叠掩。本文深入研究了多种基于频谱估计的解叠掩方法,发现基于压缩感知（compressed sensing，简称CS）和非线性最小二乘法（Nonlinear least square，简称NLS）相结合的解叠掩方法是最有效的解叠掩方法。该方法充分利用了CS能从稀疏信号中重构有用信号的优点，它能降低对多基线系统中天线数目和基线分布的限制，在提高目标点高程估计精度的同时可以以较少的数据量实现Layover地区的高程重构，减少多基线系统的负担。

本文主要围绕基于多基线InSAR解叠掩算法展开，研究内容如下：

文章第一部分研究了SAR成像过程的叠掩现象形成机理，并从多基线InSAR三维成像技术基本原理的基础上，推出了多基线InSAR解叠掩的信号模型。

文章第二部分深入研究了几种的用于解叠掩的频谱估计算法，给出了这几种解叠掩算法的流程，并分析实际应用中这些算法的优缺点。

文章第三部分研究了CS的基本原理，详细推导了基于CS与NLS相结合的解叠掩算法，并对该算法进行了仿真验证。

文章的第四部分讨论了应用多基线InSAR解叠掩算法，系统参数在高程估计精度、分辨能力等方面的影响，为实际应用提供理论依据。