Multi-Antenna SAR Tomography Using Superresolution Techniques

Classical SAR interferometry provides a two-dimensional image of the surface together with a pixel-to-pixel measurement of the elevation angle of that pixel with respect to the radar antenna. The elevation angle can be transformed to a height estimate for each pixel yielding a digital elevation map. This assumes that the scattering points are distributed over a two dimensional surface and that for each azimuth-range resolution cell there is only one elevation angle. In this paper, we look for solutions for those cases, in which this assumption is invalid, i.e. where there are multiple point-like scatterers with distinct elevation angles in a single resolution cell. Using a parametric approach these distinct elevation angles can be estimated simultaneously. Since for single-pass interferometry the height resolution is mostly poor because of the limited baseline, we want to apply superresolution to get an appropriate height resolution. To achieve imaging also along the third dimension we propose a calculation of an a posteriori marginal distribution of the elevation angle. This approach is illustrated by simulation results and with airborne SAR data from the multi-channel X-band system 'AER. Übersicht Klassische SAR Interferometrie liefert ein zweidimensionales Bild zusammen mit einer pixelweisen Messung des Bevationswinkels zwischen Antenne und dem jeweiligen Pixel. Der Bevationswinkel kann pixelweise in eine Höhenschätzung umgerechnet werden. Auf diese Weise erhält man eine digitale Höhenkarte. Man nimmt dabei an, daß die Streuzentren auf einer zweidimensionalen Oberfläche verteilt sind und daß es für jede AzimutEntfernungszelle genau einen Bevationswinkel gibt. Im vorliegenden Bericht untersuchen wir Lösungen für die Fälle, in denen diese Annahme nicht stimmt, man also viele punktförmige Streuer mit unterschiedlichen Elevationswinkeln in einer Auflösungszelle findet. Mit einem parametrischen Ansatz können diese unterschiedlichen Winkel simultan geschätzt werden. Da bei .single-pass' Interferometrie die Höhenauflösung wegen der begrenzten Basislänge meist schlecht ist, wollen wir eine geeignete Höhenauflösung durch Superauflösung erhalten. Um eine Abbildung auch entlang der dritten Dimension zu erhalten, schlagen wir eine Berechnung der a posteriori Verteilung der Bevationswinkel vor. Dieser Ansatz wird mit Simulationsergebnissen und mit Daten des flugzeuggetragenen Multiantennensystems .AER-II' veranschaulicht. Für die Dokumentation Interferometrie SAR / multi-antenna interferometry / 3-D imaging / Superresolution / a posteriori pdf Frequenz 55(2001) 3-4