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        滑坡災(zāi)害監(jiān)測的圓弧合成孔徑雷達大氣相位校正方法

        2022-11-04 04:03:50杜年春王玉明沈向前
        測繪學報 2022年10期
        關(guān)鍵詞:校正大氣雷達

        杜年春,王玉明,沈向前,謝 翔

        1. 湖南師范大學信息科學與工程學院,湖南 長沙 410081; 2. 中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司,湖南 長沙 410117

        受復雜地質(zhì)條件影響,我國地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),造成大量人員傷亡和經(jīng)濟財產(chǎn)損失。自然資源部地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)指導中心發(fā)布的2020年全國地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情顯示,當年全國共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害7840起,共造成139人死亡(失蹤)、58人受傷,直接經(jīng)濟損失50.2億元,其中滑坡占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的61.35%。為此,研究測量邊坡形變的設(shè)備以實現(xiàn)滑坡預(yù)警迫在眉睫。微波干涉測量技術(shù)通過相位差分處理,能夠?qū)崿F(xiàn)目標形變值的高精度測量,是邊坡形變監(jiān)測領(lǐng)域中極具前景的創(chuàng)新型技術(shù)手段[1-10]。地基差分干涉雷達就是基于此技術(shù)的測量設(shè)備,它利用微波信號以有源方式工作,可有效穿透云、雨、霧等,不受天氣條件和能見度的影響,可實現(xiàn)在惡劣氣象條件下對邊坡的全天時、全天候不間斷連續(xù)工作,具有優(yōu)越的環(huán)境適應(yīng)性;同時,它的圖像更新速度快,可達1次/min,有利于完成場景的連續(xù)實時監(jiān)測[11-14]。地基差分干涉雷達主要包括地基實孔徑雷達(real aperture radar,RAR)和地基合成孔徑雷達(synthetic aperture radar,SAR)兩類。典型地基RAR系統(tǒng)有瑞士的GPRI(gamma portable radar instrument)[15]、澳大利亞的SSR(slope stability radar)[16]和南非的MSR(movement and surveying radar)[17]。地基SAR可獲得較高的方位分辨率,是當前研究的熱點,典型系統(tǒng)有意大利的IBIS(image by interferometric survey)[18]、韓國國立江原大學開發(fā)的ArcSAR(arc-scanning SAR)[19]、中國科學院電子學研究所的Arc FMCW-SAR[20]及北京理工大學研發(fā)的MIMO-SAR[21]等。

        ArcSAR是一種特殊合成孔徑方式的地基SAR,其應(yīng)用于形變測量的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:①雷達作用距離遠,監(jiān)測范圍廣,可獲得監(jiān)測區(qū)域內(nèi)邊坡表面的空間連續(xù)形變信息,有效監(jiān)測點數(shù)可達數(shù)萬點,以供分析滑坡體的整體形變情況;②雷達電磁波的波長遠大于光波,因此對于地面草叢、灌木等植被具有一定的穿透能力和相位平滑能力,同時對在有風條件下植被擺動更不敏感,對地表覆植被情況的適應(yīng)性較好;③雷達采用非接觸式方式工作,可以直接測量形變,無須在邊坡,特別是高位邊坡、松軟邊坡表面安裝任何附屬設(shè)備,確保人員和設(shè)備的安全;④雷達能實現(xiàn)方位向360°高分辨率掃描,具有部署靈活的特點,在復雜山區(qū)環(huán)境下可實現(xiàn)大范圍和多區(qū)域的監(jiān)測,尤其是在“兩山夾一溝”區(qū)域、大范圍接續(xù)礦坑等場景有較大的應(yīng)用需求;⑤雷達在全方位掃描時,其方位向分辨率可保持不變,這為后續(xù)信息處理流程的一致性及快速算法的設(shè)計提供了有力支撐。

        ArcSAR形變測量誤差由相位差誤差引起,而相位差誤差則由噪聲和大氣相位引起。其中噪聲引起的誤差與時間無關(guān),不會在長時間持續(xù)監(jiān)測中引起形變誤差的累積;而大氣相位因不均勻媒質(zhì)對微波傳播路徑和方向影響產(chǎn)生,由其引起誤差則是時間的函數(shù),會在長時間持續(xù)監(jiān)測中引起形變誤差的累積,造成形變值的較大偏離,進而影響滑坡預(yù)警,故需對大氣相位引起的形變測量誤差進行校正。

        目前,針對利用微波干涉測量技術(shù)的各種形變監(jiān)測設(shè)備,國內(nèi)外已經(jīng)開展了一些大氣相位校正的研究[22-32]。主要分為兩類:一是基于氣象數(shù)據(jù)等的間接校正算法;二是基于監(jiān)測點相位差的直接校正算法。文獻[22]使用自制角反射器作為監(jiān)測目標,利用溫度、氣壓和濕度等氣象數(shù)據(jù),根據(jù)大氣折射模型估算出大氣折射率的變化,進而校正大氣擾動引起的相位誤差,對小范圍內(nèi)目標點大氣相位校正獲得較好效果。文獻[23]通過氣象數(shù)據(jù)集對大氣相位擾動進行統(tǒng)計評估,并基于此研究了基于氣象參數(shù)的大氣相位補償方法。文獻[24]將永久散射(permanent scattering,PS)點應(yīng)用于大氣相位校正,取得了較好校正結(jié)果。文獻[25]基于IBIS-L系統(tǒng)平臺,利用地面控制點對大氣進行校正的方法進行分析,提出基于穩(wěn)定點的大氣校正方法和不同改正模型,獲得較好的效果。文獻[26—28]提出一種改進的地基干涉SAR圖像非線性大氣相位補償方法,通過對PS點進行子區(qū)域劃分,反距離加權(quán)插值估計出所有PS點的大氣相位,解決了常規(guī)方法中多參數(shù)模型無法準確模擬大氣相位,從而無法對部分干涉相位圖進行有效校正的問題。文獻[29]利用強PS點作為形變相位為零的控制點,進行雙向曲線擬合,進而得到較為完整的大氣相位。文獻[30]提出一種基于迭代的大氣補償方案,以補償空間三維非均勻折射率分布引起的大氣相位波動,而無須任何移動位置的先驗知識。文獻[31]根據(jù)雷達看到的三維地形結(jié)構(gòu)的高度和范圍,對觀測到的相位進行建模,提出了一種兩階段半經(jīng)驗算法來補償空域中大氣相位。

        間接校正算法由于獲取數(shù)據(jù)的空間密度小,使用較少。直接校正算法主要基于PS點進行處理,應(yīng)用較為廣泛,但也還存在著一些問題:一是選擇PS點時用到的幅度離差、相位離差等指標的閾值是人為設(shè)定的,這使得其對環(huán)境的適應(yīng)性還有待提高,同時這些PS點的選擇是一次性,缺乏在線更新機制,難以去掉奇異點;二是使用標靶做PS點用于校正時,需提前布置,工作量大,而使用自動提取的PS點做控制點的算法,又容易選中滑坡區(qū)域PS點,影響大氣校正結(jié)果;三是當PS點使用率不高時,由于用于大氣相位估計的點較少,校正算法可靠性不高,而當PS點使用率較高時,由于采用運算量較大的聚類等算法,校正算法運算速度不高;四是在校正過程中,大氣相位模型主要采用一維的斜距模型,而二維模型中方位也只采用線性模型,對大角度場景的情況適用性不夠。

        本文針對上述問題進行研究,并基于自研的ArcSAR系統(tǒng),提出一種邊坡形變監(jiān)測雷達的大氣校正方法。首先,建立大氣相位在方位向和距離向上的模型,解決大視角條件下大氣相位擾動隨方位變化的問題;然后,給出大氣相位校正流程及細節(jié),先通過PS點特征提取及歸一化,并利用線性分類器解決PS點自動篩選以及穩(wěn)定PS點自動篩選的問題,再利用PS點及穩(wěn)定PS點實現(xiàn)兩階段的大氣相位校正消除滑坡形變對大氣相位估計的影響,提高形變測量的準確性,再通過網(wǎng)格劃分,提高大氣相位估計速度,解決算法實時實現(xiàn)的問題;最后,進行實測數(shù)據(jù)處理,通過對比分析大氣相位校正前后PS點相位變化歷程和形變測量值,驗證本文方法的有效性。

        1 大氣相位模型

        監(jiān)測點的形變值根據(jù)其在兩幅復圖像中的相位差進行計算,設(shè)形變值為ΔR,則

        ΔR=Δφλ/4π

        (1)

        式中,λ為微波信號波長;Δφ為相位差。設(shè)監(jiān)測點在圖像值分別為A1ejφ1、A2ejφ2,則Δφ可由式(2)計算[33]

        Δφ=angle(A2ejφ2×(A1ejφ1)*)

        (2)

        式中,angle(·)表示計算相角;*表示復共軛。值得注意的是,Δφ實際值可能超出[-π,π],需要進行相位解纏,考慮到其不影響本文算法研究,這里不討論。

        由于大氣相位和噪聲的影響[33-36],相位差Δφ可表示為

        Δφ=Δφd+Δφa+Δφη

        (3)

        式中,Δφd為目標形變引起的相位差;Δφa為大氣引起的相位差;Δφη為噪聲相位差。

        Δφa由空氣折射率變化Δη(r,θ)引起,模型為

        (4)

        式中,r為微波傳輸距離;θ為目標到雷達相對于真北方向的夾角;t為時間??紤]到ArcSAR監(jiān)測范圍可達360°,故Δη是隨時間變化與(r,θ)相關(guān)的二維函數(shù)。根據(jù)國際電信聯(lián)盟最新定義[37],空氣折射率η與氣象參數(shù)之間的關(guān)系可近似表示為

        (5)

        式中,Pd和e分別代表了干燥大氣壓力(單位為百帕hPa)和濕大氣壓力(單位為百帕hPa);Ta為絕對溫度(K);k1=77.6、k2=72、k3=3.75×105為經(jīng)驗測定系數(shù)??梢姶髿獾臏囟取穸入S時間t在(r,θ)的變化,造成了電磁特性的非均勻,從而使得信號的傳播速度和傳播方向在穿過整個大氣層時不斷變化。因此本文直接建立大氣相位在距離向和方位向的二元二次函數(shù)模型為

        (6)

        2 大氣相位校正算法

        圖1給出了本文大氣校正算法流程,包括兩個階段:一階段通過PS點篩選和基于網(wǎng)格的大氣相位估計,實現(xiàn)全場景快速大氣相位校正,分離形變區(qū)域和穩(wěn)定區(qū)域;二階段通過穩(wěn)定PS點篩選和基于網(wǎng)格的大氣相位估計及時域濾波,去除形變PS點的影響及大氣相位估計奇異點的影響,實現(xiàn)高性能大氣相位校正。

        圖1 本文大氣校正算法流程Fig.1 Flowchart of atmospheric phase correction algorithm in this paper

        2.1 PS點篩選

        在滑坡預(yù)警中,測量邊坡區(qū)域的形變值,需要設(shè)置監(jiān)測點,故構(gòu)成其監(jiān)測點的PS點篩選工作至關(guān)重要。為在SAR圖像中自動提取PS點,本文采取先特征提取后分類的方法進行PS點篩選。PS點篩選流程如圖2所示,包括序列圖像的特征提取及分類兩個部分。

        圖2 PS點篩選流程Fig.2 The screening process of PS point

        設(shè)序列圖像為Xn,1≤n≤N,其中N為序列圖像的數(shù)目。xn(i,j)表示圖像Xn在像素點(i,j)處的復數(shù)值。這里給出主要特征幅度離差、相位離差和相關(guān)系數(shù)的具體定義。

        幅度離差特征Fd首先計算雷達序列圖像中每個像元的xn(i,j)的幅度均值m(i,j)和標準差σ(i,j),F(xiàn)d表示為

        (7)

        幅度離差越小,則表示幅度信息越穩(wěn)定。幅度離差只使用了該像素點的幅度信息,具有計算量小,容易提取的優(yōu)點。

        相位離差特征Fpd首先計算雷達序列圖像中每個像元的xn(i,j)的相位pn(i,j),然后分別計算相位的均值mp(i,j)和標準差σp(i,j),F(xiàn)pd表示為

        (8)

        相位離差越小,則表示相位信息越穩(wěn)定。相位離差較幅度離差多了相位計算過程,計算量有所增加。

        相關(guān)系數(shù)特征Fc首先需要計算序列圖像各像素點的相關(guān)系數(shù)

        cn-1(i,j)=

        (9)

        式中,I和J為滑動鄰域窗口大?。?表示復數(shù)共軛。然后對序列cn(i,j)計算每個像元的均值mc(i,j)。則Fc表示為

        Fc=1/mc(i,j)

        (10)

        相關(guān)系數(shù)越大,則相關(guān)系數(shù)特征Fc越小,表示相關(guān)性越強。相關(guān)系數(shù)特征涉及像素的鄰域,計算量大,但特征穩(wěn)定,受噪聲的干擾較小。

        將每個提取到的特征組成矢量,F(xiàn)=[Fd,Fpd,Fc]??紤]到特征矢量各分量的數(shù)值不統(tǒng)一,對線性分類器的影響不同,需對其進行歸一化。本文根據(jù)馬氏距離度量原理[38],通過協(xié)方差來解決維度分布不同的問題。協(xié)方差矩陣可通過下式得到

        C=(F-μF)(F-μF)T

        (11)

        式中,μF為特征矢量均值。同時由于C是實對稱矩陣,可以正交對角化

        C=UTΣFU

        (12)

        式中,U為酉矩陣;ΣF為特征值矩陣。則歸一化的特征矢量為Fu為

        (13)

        由于特征矢量進行了協(xié)方差歸一化,且每一特征都是單一閾值判決。散射點各特征值越小,其是PS點的概率越大,故分類可選擇線性分類器。在分類過程中,首先建立線性分類判決準則

        h(Fu)=WTFu+ω0

        (14)

        式中,WT和ω0為加權(quán)系數(shù)。在實際數(shù)據(jù)處理時,可先在場景標定未形變區(qū)域,篩選其中的PS點,訓練得到加權(quán)系數(shù)的值。值得注意的是篩選后PS點本身既要有較高的可信度,其數(shù)量也能對監(jiān)測區(qū)域有較高的采樣。由于雷達工作性能的穩(wěn)健性和一致性較好,在信噪比滿足監(jiān)測條件時,該分類過程具有拓展性,相應(yīng)的訓練參數(shù)可在其他場景中使用。

        2.2 基于網(wǎng)格的大氣相位估計

        為解決聚類等方法引起的運算量大、實時性不高的缺點,本文算法進行網(wǎng)格化大氣相位估計。首先將監(jiān)測區(qū)域圖像沿方位向和距離向分別等間隔劃分網(wǎng)格,方位網(wǎng)格長度為ΔA、距離向網(wǎng)格長度為ΔR。然后分別用最小二乘算法估計每個網(wǎng)格參數(shù)β=[β0,β1,β2,β3,β4,β5]。為了兼顧運算速度和大氣相位估計的精度,方位網(wǎng)格長度和距離向網(wǎng)格長度常根據(jù)實際監(jiān)測區(qū)域的大小和實時處理的時間確定。實時性越高,網(wǎng)格劃分越稀疏,反之亦然。監(jiān)測區(qū)域越大,網(wǎng)格劃分越稀疏,反之亦然。

        大氣模型的矩陣化表示為

        (15)

        式中,e為噪聲矩陣,而

        (16)

        通過篩選的Γ個PS點,用矩陣表示為

        (17)

        則利用最小二乘算法可得

        (18)

        進而估計可得

        (19)

        故可形成一個由網(wǎng)格組成的全場景大氣相位,然后根據(jù)網(wǎng)格和PS點的位置對應(yīng)關(guān)系,對場景中PS進行第一次大氣相位校正。值得注意的是,由于噪聲影響,估計得到的部分網(wǎng)格大氣相位值可能存在異變,為此,利用大氣相位的緩變特性,在全網(wǎng)格空間對其進行空間均值濾波,提高估計相位的穩(wěn)定性和準確性。

        2.3 二次大氣相位估計及時域濾波

        針對第一階段篩選的PS點可能存在形變且影響大氣相位校正精確度的問題,需要重新選取穩(wěn)定的PS點進行大氣相位估計。由于穩(wěn)定PS點在零值附近隨機變化,而形變PS點通過積累,可出現(xiàn)較大的數(shù)值,且形變區(qū)域較大,故可采用閾值算法將兩者進行分離。具體方法為根據(jù)一次大氣相位校正的形變結(jié)果,選取其60%最接近0的形變值,求取它們的均值md和標準差sd,然后以md+sd為閾值進行分割。

        進行二次穩(wěn)定PS點篩選后,采用與2.2節(jié)相同的方法進行大氣相位估計、空間濾波。由于空間濾波并不能完全消除大氣相位估計時出現(xiàn)的異變值,為保證后續(xù)校正的準確性和可靠性,根據(jù)大氣溫度和濕度變化的時間連續(xù)性,本文對每一網(wǎng)格估計的大氣相位進行卡爾曼濾波,進一步減小大氣相位異變值影響。建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣為

        (20)

        式中,ωk-1是服從高斯分布的噪聲。建立觀測方程為

        (21)

        當形變測量誤差優(yōu)于0.1 mm時,系統(tǒng)波長為12 mm,則v對應(yīng)的相位誤差為3°,其方差為9;而溫度引起的噪聲為Q=4。且F1=1,F(xiàn)2=1,即可實現(xiàn)大氣相位的時域濾波。

        由于部分網(wǎng)格存在形變PS點,沒有估計大氣相位,故采用二維線性插值對這些網(wǎng)格點進行補全,然后實現(xiàn)對全場景PS點進行大氣相位校正。

        3 試驗及分析

        本文處理的試驗數(shù)據(jù)源自對云南思茅礦山的監(jiān)測,時間起始于2020年12月12日。試驗區(qū)范圍為100.523 1°E,22.793 1°N,在位置如圖3所示,滑坡主要集中在新開采區(qū)域。試驗采用的ArcSAR工作頻率為24 GHz,帶寬500 MHz,轉(zhuǎn)臂長度為1 m,旋轉(zhuǎn)速度(revolutions per minute,rpm)為1轉(zhuǎn)/min,數(shù)據(jù)更新時間為2 min。試驗場景如圖4所示。雷達工作在監(jiān)測邊坡底部,做固定處理,順時針掃描監(jiān)測。

        圖3 試驗場景位置Fig.3 Location of outfield experiment sence

        圖4 自研ArcSAR系統(tǒng)及試驗場景Fig.4 Self-developed ArcSAR and sence of outfield experiment

        ArcSAR系統(tǒng)的圖像距離向分辨率為0.15 m,方位向分辨率為0.12°,成像范圍距離為1 km,方位范圍為180°。圖5給出全試驗場景的直角坐標散射圖像,圖6給出了試驗場景和相應(yīng)散射圖像疊加結(jié)果。可以看出,散射圖像紋理能夠很好地表示監(jiān)測區(qū)域的地貌特征,水平地勢散射強度較弱,邊坡地勢散射強度高,有利于形變監(jiān)測點提取。

        圖5 試驗場景散射圖像Fig.5 Scattering image of outfield scene

        圖6 試驗場景和散射圖像疊加結(jié)果Fig.6 Superposition result of outfield scene and scattering image

        圖7給出了某一時刻PS點特征提取及篩選結(jié)果。圖7(a)為幅度離差的倒數(shù),由于幅度離差值越小表示PS點越穩(wěn)定,為便于顯示, 這里采用幅度離差的倒數(shù), 可見在3以上的值能表征邊坡區(qū)域。圖7(b)為相位離差的倒數(shù),由于相位離差也是值越小表示PS點越穩(wěn)定,為便于顯示,這里采用相位離差的倒數(shù),可見在3.5以上的值能表征邊坡區(qū)域。圖7(c)為相關(guān)系數(shù),由于相關(guān)系數(shù)值越大表示PS點越穩(wěn)定,可見在0.6以上的值能表征邊坡區(qū)域。經(jīng)過幅度離差、相位離差和相關(guān)特征的綜合加權(quán)分析,試驗場景中篩選出PS點的圖像如圖7(d)所示,用深紅色表示。與圖5對比可知,篩選得到的PS點數(shù)量較多且其位置與重點關(guān)注區(qū)域吻合,能夠充分保證邊坡形變的監(jiān)測。

        圖7 PS點特征提取及篩選結(jié)果Fig.7 Feature extraction and screening results of PS points

        圖8給出了試驗場景中穩(wěn)定PS點和形變PS點的分割結(jié)果圖像,深紅色表示形變PS點,綠色表示穩(wěn)定PS點。在本文分析的16 h的數(shù)據(jù)中,圖8中形變PS點主要集中在紅色橢圓區(qū)域。橢圓區(qū)域A為實際滑坡區(qū)域,橢圓區(qū)域B和C則有車輛進行施工作業(yè)??梢钥闯觯疚姆椒ü烙嫷男巫働S點和穩(wěn)定PS點與實際情況吻合,具有較高的準確性。值得注意的是,這里篩選的PS點隨時間實時更新,后續(xù)處理監(jiān)測區(qū)域的形變值也是所有PS點的累積。因此,圖8給出的分割圖中,多幀累積的PS點較圖7中PS點多。

        圖8 穩(wěn)定PS點(綠色)和形變PS點(紅色)篩選結(jié)果Fig.8 The screening result of stable PS points (green) and deformable PS points (red)

        圖9給出了場景中兩個穩(wěn)定PS點大氣相位校正前后的相位變化歷程,共16 h。本文分別以距離向30 m,方位向30 m為間隔進行網(wǎng)格劃分,然后估計相應(yīng)的大氣相位模型參數(shù)。PS點1距離雷達343 m,PS點2距離雷達152.8 m。通過大氣相位校正前變化曲線比較可知,距離雷達越遠,大氣相位擾動影響越大。同時可知,前8 h大氣相位擾動影響較小,后8 h大氣相位擾動影響變大。通過本文方法處理后,兩個穩(wěn)定PS點的相位均被校正到較小的區(qū)間內(nèi)??梢?,本文方法能夠有效實現(xiàn)大氣相位校正。

        圖9 兩個穩(wěn)定PS點的相位變化歷程Fig.9 The phase change history of two stable PS points

        為分析全監(jiān)測場景大氣相位校正效果,圖10給出了大氣相位校正前后監(jiān)測區(qū)域形變圖像,幅度單位為毫米,PS點向靠近雷達方向移動,值為負,表示為藍色;PS點向遠離雷達方向移動,值為正,表示為紅色。圖10(a)為雷達大氣相位校正前的形變值(監(jiān)測時長8 h),圖10(b)為雷達大氣相位校正后的形變值(監(jiān)測時長8 h),兩者差異不大,與圖9所示的情況一致,前8 h大氣相位擾動影響不明顯,未能引起形變值的大幅度變化。圖10(c)為雷達大氣相位校正前的形變值(監(jiān)測時長16 h),由于大氣相位擾動明顯加劇,形變值偏差出現(xiàn)累積,穩(wěn)定區(qū)域的形變值也發(fā)生較大變化。圖10(d)為雷達大氣相位校正后的形變值(監(jiān)測時長16 h),穩(wěn)定區(qū)域的形變值被校正在合理區(qū)間,沒有出現(xiàn)較大偏差累積的現(xiàn)象,同時滑坡區(qū)域(負值)和施工區(qū)域(多為正值)的形變值也被準確反映。

        圖10 大氣相位校正前后監(jiān)測區(qū)域形變值圖像Fig.10 Deformation value image of monitoring area before and after atmospheric phase correction

        圖11給出了2021年9月26日云南思茅礦山監(jiān)測區(qū)域的三維場景與其PS點形變值的疊加。與圖8中的橢圓區(qū)域A對應(yīng),該部分已于2021年4月發(fā)生了可見滑坡,其他紅色區(qū)域和藍色區(qū)域也都與現(xiàn)場施工情況一致,紅色多為挖掘區(qū)域,而藍色為填充區(qū)域。可以看出,本文方法能夠有效實現(xiàn)ArcSAR長時間監(jiān)測所需的大氣相位校正,進而為其準確測量形變奠定基礎(chǔ)。

        圖11 試驗場景與PS點形變值疊加結(jié)果Fig.11 Superposition result of outfield scene and PS points deformation values

        4 結(jié) 論

        大氣相位校正是形變監(jiān)測雷達長時間監(jiān)測關(guān)注區(qū)域穩(wěn)定性、可靠性的重要保障。本文提出了基于網(wǎng)格劃分的兩階段大氣相位校正算法。首先通過分類算法,實現(xiàn)PS點的篩選;然后通過劃分網(wǎng)格、空間濾波等方法,利用所有PS點估計大氣相位,進行第一階段的大氣相位校正;接著通過閾值分割算法,實現(xiàn)了穩(wěn)定PS點和形變PS點的分離,利用穩(wěn)定PS點再次估計大氣相位,并使用卡爾曼濾波器在時間維度對大氣相位濾波,完成第二階段的大氣相位校正;最后實際數(shù)據(jù)處理表明本文算法的可行性和有效性。本文算法充分利用了網(wǎng)格劃分進行大氣相位估計的運算速度優(yōu)勢,又通過PS點的篩選、穩(wěn)定PS點的篩選、大氣相位空間濾波、大氣相位時間序列濾波等方法保證了校正的準確度。但本文算法也存在著不足,一是時間序列濾波算法較為簡單,未引入大氣溫濕度變及滑坡物理過程的相關(guān)信息;二是本文使用的網(wǎng)格尺寸大小由經(jīng)驗給出,計算效率的提高存在不確定性,且網(wǎng)格中PS點密度差異過大也會對大氣相位空間濾波造成差異,故需進一步研究自適應(yīng)網(wǎng)格劃分方法。

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