本文選題：天基InSAR + 軟件架構(gòu)　； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：天基干涉合成孔徑雷達(dá)(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)是一種安裝在衛(wèi)星、航天飛機(jī)等航天器載體上的雷達(dá)系統(tǒng),其具有航程長、受地形變化及植被覆蓋影響小、飛行范圍不受領(lǐng)空限制和不易受到攻擊等優(yōu)點(diǎn),彌補(bǔ)了機(jī)載雷達(dá)的不足。同時(shí),天基InSAR能夠全天時(shí)、全天候的進(jìn)行全球范圍的遙感監(jiān)測,較高的分辨率也使其能實(shí)時(shí)地獲取靜態(tài)和動(dòng)態(tài)目標(biāo)的信息。由于天基InSAR測繪范圍廣、系統(tǒng)復(fù)雜,其回波數(shù)據(jù)量巨大且處理算法復(fù)雜,因此亟待研制一套處理算法精良、處理速率優(yōu)越的天基InSAR數(shù)據(jù)處理軟件。近幾年開發(fā)天基InSAR數(shù)據(jù)處理軟件已成為國內(nèi)外熱點(diǎn),然而目前國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和高校開發(fā)出的相關(guān)軟件或是處理算法精度無法達(dá)到要求,或是操作復(fù)雜不夠友好。因此,針對(duì)已有天基InSAR數(shù)據(jù)處理軟件存在的問題,本文主要工作如下:1、介紹天基InSAR的發(fā)展過程及其在各領(lǐng)域中發(fā)揮的重要作用,總結(jié)現(xiàn)有的天基InSAR數(shù)據(jù)處理相關(guān)軟件,并分析各軟件的優(yōu)勢和存在的問題。2、詳細(xì)介紹天基InSAR的基本原理及主要數(shù)據(jù)處理步驟。根據(jù)軟件開發(fā)基本理論和軟件實(shí)際功能需求,研究并制定工程化天基InSAR數(shù)據(jù)處理軟件的總體設(shè)計(jì)方案并且對(duì)該軟件的工程管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和圖像顯示及子系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)分析和介紹。3、針對(duì)天基InSAR數(shù)據(jù)處理耗時(shí)問題本文采用并行處理技術(shù),研究制定了天基InSAR數(shù)據(jù)處理流程并行程序的設(shè)計(jì)方案。首先詳細(xì)的介紹了開放多處理(Open Multi-Processing,Open MP)和消息傳遞接口(Message Passing Interface,MPI)并行程序設(shè)計(jì)方法;隨后分別分析了SAR圖像配準(zhǔn)、干涉相位生成、相位解纏和DEM生成模塊,給出了各模塊的Fork-Join類型的OpenMP設(shè)計(jì)方案和對(duì)等模式的MPI設(shè)計(jì)方案。最后實(shí)現(xiàn)了SAR圖像配準(zhǔn)的并行設(shè)計(jì),在保持算法精度的前提下,極大地提高了圖像配準(zhǔn)模塊處理速率,通過對(duì)串行程序和并行程序性能的比較驗(yàn)證了并行程序的正確性和高效性。4、基于以上分析采用Qt軟件開發(fā)平臺(tái),詳細(xì)闡述了該軟件的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)過程,實(shí)現(xiàn)包括工程信息子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理流程子系統(tǒng)和圖像顯示及處理子系統(tǒng)。為使用戶更加直觀的查看結(jié)果,在圖像顯示及處理子系統(tǒng)中采用了開放圖形庫(Open Graphics Library,OpenGL)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了數(shù)字高程模型的三維顯示功能。
[Abstract]:Space-based synthetic Aperture Radar Interferometric Synthetic Aperture Radarr is a radar system mounted on spacecraft carriers such as satellites and space shuttles. It has a long range and is less affected by terrain changes and vegetation cover.The limitation of airborne radar can be made up by the advantages of no airspace restriction and no attack on the flight range.At the same time, space-based InSAR can be used for global remote sensing monitoring all day and all day, and high resolution also enables it to obtain the information of static and dynamic targets in real time.Because of the wide range of space-based InSAR mapping, complex system, large amount of echo data and complex processing algorithm, it is urgent to develop a set of space-based InSAR data processing software with excellent processing algorithm and processing rate.In recent years, the development of space-based InSAR data processing software has become a hot spot at home and abroad. However, at present, the related software developed by domestic and foreign research institutions and universities can not meet the requirements of processing accuracy, or the operation is complex and not friendly enough.Therefore, in view of the existing problems of space-based InSAR data processing software, the main work of this paper is as follows: 1, introduces the development of space-based InSAR and its important role in various fields, summarizes the existing space-based InSAR data processing software.The advantages and problems of each software are analyzed, and the basic principle and main data processing steps of space-based InSAR are introduced in detail.According to the basic theory of software development and the actual function requirement of software, the general design scheme of the engineering space-based InSAR data processing software is studied and established, and the project management subsystem and the data management subsystem of the software are also discussed.The data processing subsystem, the image display subsystem and the subsystem are analyzed and introduced in detail. Aiming at the time-consuming problem of space-based InSAR data processing, the parallel processing technology is adopted in this paper, and the design scheme of parallel program for space-based InSAR data processing flow is developed.This paper first introduces the parallel programming methods of Open Multi-ProcessingMMP) and message Passing Interface (MPI) in detail, then analyzes the SAR image registration, interference phase generation, phase unwrapping and DEM generation module, respectively.The Fork-Join type OpenMP design scheme of each module and the MPI design scheme of peer-to-peer mode are given.Finally, the parallel design of SAR image registration is realized, and the processing speed of the image registration module is greatly improved under the premise of maintaining the accuracy of the algorithm.The correctness and efficiency of the parallel program are verified by comparing the performance of the serial program and the parallel program. Based on the above analysis, the QT software development platform is used, and the development and implementation process of the software is described in detail.The implementation includes engineering information subsystem, data processing flow subsystem and image display and processing subsystem.In order to make the user view the results more intuitively, the open Graphics library OpenGL technology is adopted in the image display and processing subsystem, which realizes the 3D display function of the digital elevation model.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN957.52

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本文編號(hào)：1765395