星载分布式干涉合成孔径雷达的基线定标方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种星载分布式干涉合成孔径雷达的基线定标方法，所述方法包括：获取地面控制点对应的基线矢量初始参数、基线定标参数和高程参数；基于所述基线矢量初始参数和所述高程参数确定所述基线定标参数的基线误差更新量；如果所述基线误差更新量满足定标条件，基于所述基线误差更新量对所述基线定标参数的基线矢量进行修正，得到所述地面控制点的最终基线矢量参数。同时，本申请还提供一种装置。可以解决包括L波段在内的所有星载分布式InSAR的基线定标问题，实现高精度DEM生产。实现高精度DEM生产。实现高精度DEM生产。

【技术实现步骤摘要】
星载分布式干涉合成孔径雷达的基线定标方法及装置


[0001]本专利技术属于雷达信号处理
，具体涉及一种星载分布式干涉合成孔径雷达的基线定标方法及装置。

技术介绍

[0002]星载分布式InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar，干涉合成孔径雷达)技术指多颗满足一定编队构型的SAR卫星对同一地区观测获得多通道回波数据，并通过干涉处理获得高精度DEM(Digital Elevation Model，数字地面高程模型)的技术。星载分布式InSAR系统稳定，数据可用率高、幅宽大，具有对全球DEM长期稳定检测的能力。然而，形成高精度DEM的前提是获得准确的基线，因为高程对基线长度的敏感度高，量级可达到102，意味着毫米级的基线误差会引入米级的高程误差，例如，在模糊高度为75m的L波段InSAR系统中，雷达视线方向上15mm的基线误差会引入5.4m的高程误差。因此，基线定标技术对星载分布式InSAR高精度DEM生成起着至关重要的作用。
[0003]国内外皆已开展了星载分布式InSAR基线定标的研究工作，目前星载分布式InSAR基线定标方法有以下两种：第一种是以激光雷达获得的分布目标DEM作为参考，并采用双(不同)波位获取的相邻两景数据联合解算二维基线误差；第二种是利用RD(Range
‑
Doppler，距离
‑
多普勒)方程建立定标模型并利用最小二乘求解基线误差。
[0004]当前的技术方案存在以下不足：
[0005](1)基于分布目标参考高程的定标方法不适用于L波段系统。由于目前存在的基于分布目标参考高程的定标方法是针对X波段星载分布式InSAR系统所提出，未考虑穿透深度的影响。L波段相对于X波段的特点是波长长，穿透性强，尤其是在含水量低于0.01m3/m3的干旱土壤条件下，L波段电磁波的穿透深度可达3m以上。分布目标参考高程由于受到电磁波穿透深度的影响而引起的额外高程误差会降低基线定标精度。因此，基于分布目标高程的基线定标方法无法应用于L波段星载分布式InSAR系统。
[0006](2)采用双波位基线定标方法的要求高。首先是双波位视角差大，定标场范围广，布设地面控制点的成本与难度高。其次是双波位的回波数据并非同时获取，无法确保在双波位成像过程中星载分布式InSAR的基线构型不发生变化。
[0007](3)基于RD方程建立的基线定标模型精度低。第一、作为观察参数的斜距受到大气延迟和系统内部热噪声的影响，存在固有的系统斜距误差，尽管斜距定标能消除部分斜距误差，但仍存留着无法解决的残余斜距误差，从而造成基线误差和斜距误差之间的耦合，降低基线定标的精度。第二、采用最小二乘法求解基于RD方程建立定标模型时，用于求解的参数矩阵条件数大，病态问题明显，导致基线定标的稳定度和精度低。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本申请的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出了一种星载InSAR基线定标方法及装置。该方法及装置利用InSAR基线与高程的关系建立基线定标模型，并利用最
小二乘法的方式求解基线误差，以解决L波段星载分布式InSAR的基线定标问题，实现高精度DEM生产。
[0009]为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：
[0010]根据本申请的一方面，提供一种星载分布式干涉合成孔径雷达的基线定标方法，其特征在于，所述方法包括：
[0011]获取地面控制点对应的基线矢量初始参数、基线矢量定标参数和高程参数；
[0012]基于所述基线矢量初始参数和所述高程参数确定所述基线矢量定标参数的基线误差更新量；
[0013]如果所述基线误差更新量满足定标条件，基于所述基线误差更新量对所述基线矢量定标参数进行修正，得到所述地面控制点的最终基线矢量参数。
[0014]上述方案中，所述基于所述基线矢量初始参数和所述高程参数确定所述基线矢量定标参数的基线误差更新量，包括：
[0015]确定所述高程参数与高程参考参数之间的高程差；
[0016]基于所述高程差利用最小二乘法对所述基线矢量初始参数进行计算，得到所述基线误差更新量。
[0017]上述方案中，所述基线误差更新量满足定标条件，包括：
[0018]将所述基线误差更新量与阈值进行比较；
[0019]如果比较结果表征所述基线误差更新量小于所述阈值，确定所述基线误差更新量满足定标条件。
[0020]上述方案中，所述方法还包括：
[0021]如果比较结果表征所述基线误差更新量大于或等于所述阈值，基于最小二乘法对所述基线矢量初始参数进行迭代计算，以更新所述基线误差更矢量和所述基线矢量，直到所述基线误差更新量小于所述阈值。
[0022]上述方案中，所述更新所述基线误差更新量和所述基线矢量，包括：
[0023]基于迭代计算结果确定更新后的第N个所述基线误差矢量，N大于或等于1；
[0024]基于所述第N个所述基线矢量更新所述高程参数；
[0025]基于更新后的所述高程参数利用最小二乘法对所述第N个所述基线误差更新量和所述基线矢量初始值进行计算，确定第N+1个所述基线误差更新量；
[0026]基于所述N+1个所述基线误差更新量更新所述基线矢量，直到所述基线误差更新量小于所述阈值。
[0027]上述方案中，所述获取地面控制点对应的基线矢量初始参数，包括：
[0028]确定所述地面控制点对应的主、辅卫星的天线相位中心位置参数；
[0029]基于所述主、辅卫星的天线相位中心位置参数确定所述基线矢量初始参数。
[0030]上述方案中，所述获取地面控制点对应的基线矢量定标参数，包括：
[0031]确定所述地面控制点对应的主、辅卫星的X轴基线和Z轴基线；
[0032]将所述X轴基线和所述Z轴基线确定为所述基线矢量定标参数。
[0033]上述方案中，所述获取地面控制点对应的高程参数，包括：
[0034]确定基线误差初始值；
[0035]基于所述基线误差初始值对所述基线矢量初始参数进行修正，得到修正后的基线
矢量参数；
[0036]利用所述地面控制点和主、辅卫星之间的几何关系，基于修正后的所述基线矢量参数、所述地面控制点对应的卫星斜距参数和干涉相位参数确定所述高程参数。
[0037]上述方案中，利用所述地面控制点和主、辅卫星之间的几何关系，基于修正后的所述基线矢量参数、所述地面控制点对应的卫星斜距参数、干涉相位参数确定所述高程参数，包括：
[0038]确定所述地面控制点对应的卫星发射的电磁波波长参数、地心纬度参数；
[0039]利用所述地面控制点和主、辅卫星之间的几何关系，基于修正后的所述基线矢量参数、所述地面控制点对应的卫星斜距参数、干涉相位参数、所述电磁波波长参数和所述地心纬度参数确定所述高程参数。
[0040]根据本申请的另一方面，提供一种星载分布式干涉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载分布式干涉合成孔径雷达的基线定标方法，其特征在于，所述方法包括：获取地面控制点对应的基线矢量初始参数、基线矢量定标参数和高程参数；基于所述基线矢量初始参数和所述高程参数确定所述基线矢量定标参数的基线误差更新量；如果所述基线误差更新量满足定标条件，基于所述基线误差更新量对所述基线矢量定标参数进行修正，得到所述地面控制点的最终基线矢量参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述基线矢量初始参数和所述高程参数确定所述基线矢量定标参数的基线误差更新量，包括：确定所述高程参数与高程参考参数之间的高程差；基于所述高程差利用最小二乘法对所述基线矢量初始参数进行计算，得到所述基线误差更新量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基线误差更新量满足定标条件，包括：将所述基线误差更新量与阈值进行比较；如果比较结果表征所述基线误差更新量小于所述阈值，确定所述基线误差更新量满足定标条件。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果比较结果表征所述基线误差更新量大于或等于所述阈值，基于最小二乘法对所述基线矢量初始参数进行迭代计算，以更新所述基线误差更矢量和所述基线矢量，直到所述基线误差更新量小于所述阈值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述更新所述基线误差更新量和所述基线矢量，包括：基于迭代计算结果确定更新后的第N个所述基线误差矢量，N大于或等于1；基于所述第N个所述基线矢量更新所述高程参数；基于更新后的所述高程参数利用最小二乘法对所述第N个所述基线误差更新量和所述基线矢量初始值进行计算，确定第N+1个所述基线误差更新量；基于所述N+1个所述基线误差更新量更新所述基线矢量，直到所述基线误差更新量小于所述阈值。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取地面控制点...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟静雯，王宇，洪峻，王爱春，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：