本发明专利技术提供了一种基于星载高分辨率SAR图像聚焦性能的地面高程反演方法，包括如下步骤：步骤1：建立雷达等效速度与目标方位、距离及高度位置的关系模型；步骤2：根据雷达等效速度与目标方位、距离及高度位置的关系模型进行SAR成像处理；步骤3：根据SAR图像自聚焦提取等效速度误差参数；步骤4：利用等效速度误差参数反算地面实际高程。本发明专利技术首次提出了一种基于单幅高分辨率SAR图像聚焦深度的目标高程反演技术，所述技术可有效地拓展超高分辨率SAR系统的应用范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种地面高程反演方法，具体地，涉及一种基于星载高分辨率SAR图 像聚焦性能的地面高程反演方法。
技术介绍
星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR)因其全天时、全天候、高分 辨率及宽测绘带对地观测能力在地形测绘、海洋监测及农业普查等领域得到了广泛的应 用。针对地形测绘，主要有干涉SAR和雷达立体测量两种技术，这两种技术均在传统SAR 的基础上，通过对同一地区的多幅SAR图像进行处理，实现地面观测场景的数字高程模型 (Digital Elevation Model, DEM)重建。 但利用单幅星载SAR图像重建地面高程尚未有公开报道。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于星载高分辨率SAR图像聚 焦性能的地面高程反演方法。 根据本专利技术提供的基于星载高分辨率SAR图像聚焦性能的地面高程反演方法，包 括如下步骤： 步骤1 :利用单幅星载SAR图像建立雷达等效速度与目标方位、距离及高度位置的 关系t吴型； 步骤2 :根据雷达等效速度与目标方位、距离及高度位置的关系模型进行SAR成像 处理； 步骤3 :根据SAR图像自聚焦提取等效速度误差参数； 步骤4 :利用等效速度误差参数反算地面实际高程。 优选地，所述步骤1包括： 步骤I. 1 :利用SAR系统雷达斜距多普勒几何以及地面高程模型对观测场景中不 同方位、不同高度位置上的目标点进行定位； -所述SAR系统的雷达斜距多普勒几何计算公式如下所示： 其中：示地面目标三维位置向量，P t= (p t,x，pt,y，pt, z)，ptiX、pt,y和P。分别为 目标在地球固定坐标系的X、Y、Z轴坐标值，下标TX和RX分别代表发射和接收雷达，p Tx (ta) 表示发射天线相位中心在ta时刻的位置向量，v Tx(ta)表示发射天线相位中心在ta时刻的 速度向量，P Rx(ta)表示接收天线相位中心在ta时刻的位置向量，vRx(t a)表示接收天线相位 中心在ta时刻的速度向量，r。为目标到雷达的距离，λ表示雷达波长，€,表示雷达与目标 之间的瞬时多普勒频率；-所述地面高程模型采用地球椭球模型，计算公式如下所示： 式中：?表示地球赤道半径，下标e代表地球，h表示目标高程，f表示地球扁平因 子； 步骤1. 2 :利用双曲模型拟合求取雷达等效速度； 步骤1. 2. 1 :选取t。时刻周围合成孔径时间内的五个时间点，分别计算所述时间 点雷达斜距r(ta); 步骤1. 2. 2 :利用步骤1. 2. 1计算得到的斜距值拟合解算雷达等效速度，计算公式 如下所示： 式中：r(ta)表示1时刻雷达斜距，t。表示选定的参考时刻，ra表示常数拟合项，V e 表示雷达等效速度； 步骤1. 3 :根据SAR系统雷达等效速度在整个观测场景范围内具有空变性，建立如 下模型： 式中：ve(ta，r，h)表示等效速度随方位时间t a、雷达斜距和地面高度的函 数，ta#f表示参考方位时间，r 表示参考斜距，h 表示参考高程，r表示雷达斜距， 以ta#f，r"f，h raf)表示参考方位时间、参考斜距及参考高程下的等效速度A表示等效速度 随方位时间的变化斜率，1^表示等效速度随斜距的一次变化率，心表示等效速度随斜距的 二次变化率，k h表示等效速度随目标高程的一次变化率，k ^表示等效速度随目标高程及雷 达斜距的变化率。 优选地，所述步骤2包括：采用时域后向投影成像处理、距离多普勒成像处理、线 性变标成像处理这三种算法中的任一种算法进行SAR系统成像处理。 优选地，所述步骤3包括：利用等效速度误差引入的相位误差在多普勒域展现出 的二阶特性，采用自聚焦处理提取二阶相位误差分量，从而反演得到等效速度误差，计算公 式如下： 式中：《"(./；)表示自聚焦处理提取的二阶相位误差随多普勒频率f/变化函数，^ 表示等效速度，Λ \表示等效速度误差，Λ \表示等效速度误差。 优选地，所述步骤4包括： 步骤4. 1 :计算实际地面高度与参考高度的差值，计算公式如下： Ah=A ve/； 式中：Λ h表示实际地面够阿城与参考高程的差，Λ \表示提取的等效速度误差， kh表示等效速度随目标高程的一次变化率，k Μ表示等效速度随目标高程及雷达斜距的变 化率； 步骤4. 2 :反算地面高程，计算公式如下： H = href+ Δ h ； 式中：H表示地面实际高程，hraf为参考高程。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果： 1、本专利技术首次提出了一种基于单幅高分辨率SAR图像聚焦深度的目标高程反演 方法。 2、本专利技术提供的基于单幅高分辨率SAR图像聚焦深度的目标高程反演方法可有 效地拓展超高分辨率SAR系统的应用范围，如城市区域三维重建等。【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为本专利技术提供的仿真场景示意图； 图2为本专利技术提供的SAR成像结果示意图； 图3为本专利技术提供的归一化点目标响应函数方位向剖面图； 图4为本专利技术提供的地面实际高程反演结果示意图。【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术 的保护范围。 根据本专利技术提供的基于星载高分辨率SAR图像聚焦性能的地面高程反演方法，包 括如下步骤： 步骤1 :利用单幅星载SAR图像建立雷达等效速度与目标方位、距离及高度位置的 关系t吴型； 步骤2 :根据雷达等效速度与目标方位、距离及高度位置的关系模型进行SAR成像 处理； 步骤3 :根据SAR图像自聚焦提取等效速度误差参数； 步骤4 :利用等效速度误差参数反算地面实际高程。 具体地，利用单幅高分辨率SAR图像聚焦性能的地面高程反演方法，其通过建立 等效速度与目标高程之间的关系模型，并通过优化目标聚焦深度估计得到成像处理采用的 等效速度误差，最后通过求解一逆问题获得目标点的高程信息。 优选地，所述步骤1包括： 步骤I. 1 :利用SAR系统雷达斜距多普勒几何以及地面高程模型对观测场景中不 同方位、不同高度位置上的目标点进行定位； 具体地，在观测场景内不同方位、距离位置上设置具有不同高度的目标点，所述目 标点的位置可通过SAR定位方程组获取，然后分别计算这些目标点的雷达等效速度，并通 过拟合处理建立雷达等效速度与目标方位、距离及高度位置的关系模型。-所述SAR系统的雷达斜距多普勒几何计算公式如下所示： 其中：示地面目标三维位置向量，p t= (p t,x，pt,y，pt, z)，ptiX、pt,y和P。分别为 目标在地球固定坐标系的X、Y、Z轴坐标值，下标TX和RX分别代表发射和接收雷达，p Tx (ta) 表示发射天线相位中心在ta时刻的位置向量，v Tx(ta)表示发射天线相位中心在ta时刻的 速度向量，P Rx(ta)表示接收天线相位中心在ta时刻的位置向量，vRx(t a)表示接收天线相位 中心在ta时刻的速度向量，r。为目标到雷达的距离，λ表示本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于星载高分辨率SAR图像聚焦性能的地面高程反演方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：利用单幅星载SAR图像建立雷达等效速度与目标方位、距离及高度位置的关系模型；步骤2：根据雷达等效速度与目标方位、距离及高度位置的关系模型进行SAR成像处理；步骤3：根据SAR图像自聚焦提取等效速度误差参数；步骤4：利用等效速度误差参数反算地面实际高程。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳阳，路瑞峰，薛伶玲，陈国忠，陈筠力，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。