雷达干涉仪的原理

​ 对于许多遥感应用，我们使用经过处理的多视合成孔径雷达SAR图像。这些产品代表多个雷达图像的平均强度(或振幅)，以减少雷达斑点(多视图)。单视复杂single look complex (SLC)图像，代表来自返回雷达信号的所有信息的原始合成孔径雷达图像。SLC图像由复数形式的像素组成，不仅记录强度(从目标返回的微波信号的能量)，还记录信号的相位，相位由目标和雷达天线之间的距离决定。

给定SLC像素的复数:c = a +ib,其中:

$$i = \sqrt{-1}\\ c = \sqrt{a^2+b^2}$$

表示合成孔径雷达强度图像，而相位角为:

$$\Psi = arctan(\frac{b}{a})$$

​ 干涉合成孔径雷达技术利用合成孔径雷达SLC图像中的相位信息进行地球和行星观测。合成孔径雷达干涉图显示了从近重复轨道拍摄的两幅合成孔径雷达图像中同一物体的相应像素之间的相位差。它将地形表示为干涉条纹。基于这一原理，InSAR技术被开发并成功地用于地形测绘和测量由地震、沉降、火山收缩和冰川流动引起的地形变形。

​ 雷达波束名义上是单频电磁波。它的性质类似于单色相干光。当两束几乎平行的相干光照射同一个表面时，可以产生干涉图，显示由于两束光束之间的干涉，由表面位置和形貌的变化引起的相移。同样的原理也适用于回波雷达信号。

​ 合成孔径雷达干涉仪采集同一场景的两幅SLC图像，天线之间的距离为B，称为基线。对于单程合成孔径雷达干涉仪，例如飞机或航天飞机上的合成孔径雷达干涉仪(例如SRTM任务)，通过由基线B分开的两个天线同时获取两幅图像；一个发送和接收信号，而另一个仅接收信号。相比之下，重复通过SAR干涉仪从两个独立的有轻微漂移的轨道上两次获得同一区域的单一图像基线B
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​ 基线B

​ InSAR的目的是导出SAR干涉图ϕ，它是两个相干SLC图像(通常称为条纹对)之间的相位差。首先，基于局部相关性并结合合成孔径雷达空间光通信中嵌入的位置数据，以亚像素精度逐像素精确配准两幅SLC图像。然后，根据这两个像素的相角φ1和φ2，通过它们的复数，计算两个对应像素之间的相位差ϕ:

$$ϕ= ϕ_1-ϕ_2$$

​ 为了理解相位差和干涉合成孔径雷达成像几何之间的关系，让我们考虑一个从两个位置A1和A2观察相同地面条带的合成孔径雷达系统。然后从距离r(倾斜距离)和r观察地面点c两次。往返的返回雷达信号之间的距离差为2δ，测得的相位差ϕ(干涉图)为

$$ϕ= \frac{4\pi}{\lambda}\delta$$

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其中B是基线长度，r是雷达到地面上某一点的倾斜距离，θ是SAR观察角度，α是传感器处基线相对于水平面的角度。

$$(r+\delta)^2= r^2+B^2-2rBcos[\frac{\pi}{2}-(\delta-\alpha)]$$

或者

$$(r+\delta)^2= r^2+B^2-2rBsin(\delta-\alpha)$$

基线B可以分解成两个垂直于B和平行于B//视向的组件