[發明專利]基于修正嵌入式容積卡爾曼濾波的相位展開算法

有效

• 申請號: 201710022768.2
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106932773B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 謝先明;代高興
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 周雯

1.一種基于修正嵌入式容積卡爾曼濾波的相位展開算法，其特征在于：把經Levenberg-Marquardt方法修正后的嵌入式容積卡爾曼濾波器、基于修正矩陣束模型(AMPM)的局部相位梯度估計算法以及量化跟蹤策略結合起來，利用修正嵌入式容積卡爾曼濾波器(MECKF)同時執行干涉相位的遞推估計和相位噪聲抑制，利用基于修正矩陣束模型(AMPM)的局部相位梯度估計算法快速和精確地從復干涉圖中獲取相位梯度信息，以及利用量化跟蹤策略從高質量像元到低質量像元快速地搜索展開路徑，以保證精確和高效地展開纏繞像元，主要步驟如下：

步驟1利用干涉圖相干系數圖以及微分偏差圖構造路徑引導圖，并將其進行歸一化和量化操作，同時創建附鏈表的優先隊列和一個全局的指針，指針初始值設為零；

步驟2在路徑引導圖中選擇一個質量最好的非邊界像元作為初始像元，并默認它為已展開像元，把其纏繞相位作為展開相位；將與初始展開像元相鄰的非邊界纏繞像元標記為待展開像元，并根據待展開像元的量化路徑引導值，把待展開像元插入到優先隊列對應鏈表的頂部，同時指針指向量化路徑引導值最大的待展開像元；

步驟3根據指針標記，從優先隊列相應鏈表頂部獲取最佳待展開像元x，并利用基于修正嵌入式容積卡爾曼濾波的相位展開算法(MECKFPU)展開此纏繞像元；從優先隊列相應鏈表中刪除像元x；把鄰接像元x的非邊界纏繞像元標記為待展開像元，并根據其量化路徑引導值，把它們分別插入到優先隊列相應鏈表的頂部；并使指針始終指向量化路徑引導值最大的待展開像元；

步驟4優先隊列中是否存在待展開像元？存在，轉步驟3，否則轉步驟5；

步驟5結束。

2.如權利要求1所述的基于修正嵌入式容積卡爾曼濾波的相位展開算法，其特征在于：所述利用修正嵌入式容積卡爾曼濾波器(MECKF)同時執行干涉相位的遞推估計，按如下進行：

為了充分利用已展開像元信息，基于修正嵌入式容積卡爾曼濾波的相位展開算法(MECKFPU)利用待展開像元周圍的已展開像元信息進行預測，預測過程如下：

上式中，(m,n)和(a,s)分別表示待展開像元以及待展開像元相鄰8個像元中的已展開像元；ψ表示與(m,n)像元相鄰的8個像元的集合；SNR_(a,s)表示(a,s)像元的信噪比；表示由(a,s)像元的估計誤差方差通過權系數d_(a,s)加權得到的(m,n)像元的預測估計誤差方差的預測值；Υ_j,(m,n)表示(m,n)像元積分點的預測值；P_xx,(m,n)表示狀態預測值的預測估計誤差方差；Q_(m,n)|(a,s)表示的相位梯度估計誤差方差；

Levenberg-Marquardt優化方法：

為了進一步提高嵌入式容積卡爾曼濾波器的收斂性，減小最佳待展開像元的展開誤差，利用Levenberg-Marquardt方法優化預測公式中的預測估計誤差方差P_xx,(m,n)：

其中，μ表示優化P_xx,(m,n)的參數；I表示n_x維單位矩陣；

更新過程：

MECKF相位展開算法更新過程如下：

Γ_j,(m,n)＝h[Π_j,(m,n)]

R_(m,n)＝1/SNR_(m,n)

κ_(m,n)＝P_xy,(m,n)/P_yy,(m,n)

上式中，y_(m,n)和分別表示(m,n)像元的觀測值和觀測預測值；κ_(m,n)表示(m,n)像元的增益矩陣；R_(m,n)表示V_(m,n)的方差；和分別表示(m,n)像元的狀態估計和狀態估計誤差方差；MECKF相位展開方法可與相應的路徑跟蹤策略相結合，沿高質量區域到低質量區域的路徑完成對纏繞像元遞推估計。