一种基于交叉几何补偿的合成孔径雷达立体定位方法技术

本发明专利技术涉及一种基于交叉几何补偿的合成孔径雷达立体定位方法，包括：解算影像采集

【技术实现步骤摘要】
一种基于交叉几何补偿的合成孔径雷达立体定位方法


[0001]本专利技术涉及合成孔径雷达图像立体定位领域，更确切地说，它涉及一种基于交叉几何补偿的合成孔径雷达立体定位方法
。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达
(Synthetic Aperture Radar,SAR)
卫星立体定位是由
SAR
立体影像根据几何定位模型，利用空间前方交会的方法实现地面三维坐标解算的过程
。
采用
SAR
卫星实现立体定位具有全天时
、
全天候
、
高精度的突出优势，被广泛的应用于数字地表模型生产
、
森林资源探测
、
冰川地形提取领域
。
然而，
SAR
卫星几何定位模型受到传感器系统时间延迟
、
大气传播延迟等因素影响，导致立体定位结果与实际测量结果具有一定的误差
。
因此，研究传感器系统时间延迟与大气传播延迟补偿方法对于提升
SAR
卫星立体定位精度有着非常重要的意义
。
[0003]国内外学者主要采用两种方法提升
SAR
卫星立体定位精度
。
第一类方法是采用地面控制点辅助提升立体定位精度
。
该方法是采用地面控制点建立像方与物方之间的几何映射关系，采用定义在影像面的低阶多项式补偿误差的方式提升立体定位精度
。
张过等人构建了仿射变换模型，采用地面控制点计算仿射变换参数，基于有理函数模型
(Rational Polynomial Coefficients,RPC)
与仿射变换模型构建了
SAR
卫星立体定位模型，实现了
TerraSAR
‑
X
卫星的高精度立体定位
。
王密提出了包含控制点
、
交会角的综合定向模型提升了高分三号
SAR
卫星立体定位精度
。
该方法有效提升了立体定位精度，但依赖于地面控制点，费事费力，且地面控制点的获取较为困难，在实际应用中具有一定的局限性
。
第二类方法是采用几何定标的方法提升立体定位精度
。
该方法采用角反射器或地面控制点标定
SAR
卫星的系统时间延迟，通过补偿系统时间延迟的方法提升立体定位精度
。Gisinger
等采用角反射器的像方坐标与物方坐标的对应关系计算
TerraSAR
‑
X
卫星的系统时间延迟，通过补偿系统时间延迟至
TerraSAR
‑
X
卫星的成像辅助参数，通过成像辅助参数构建几何定位模型，提升立体定位精度
。
张红敏等人利用轨道参数获取成像瞬间天线相位中心的位置
、
速度，采用地面控制点标定近距延迟和多普勒中心频率，并将标定值补偿至
SAR
传感器的成像辅助参数，通过成像辅助参数构建几何定位模型，提升立体定位精度
。
尽管该方法可有效提升
SAR
卫星立体定位精度，但是角反射器造价比较昂贵，需要在卫星过境时将反射面对准卫星，具有一定的局限性
。
同样，地面控制点的采集费事费力，且成本较高，在实际应用中具有一定的局限性
。
[0004]综上，前人的研究均是采用地面控制点与角反射器辅助提升
SAR
卫星立体定位精度
。
采用角反射器与地面控制点辅助的方法均具有较高的成本，且
SAR
卫星立体定位效率较低，不能满足
SAR
卫星的高效率立体定位
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提出了一种基于交叉几何补偿的合成孔径
雷达立体定位方法
。
[0006]第一方面，提供了一种基于交叉几何补偿的合成孔径雷达立体定位方法，包括：
[0007]S1、
解算影像采集：采集已补偿
SAR
卫星影像与待补偿
SAR
卫星影像；
[0008]S2、
系统时间延迟解算：求解待补偿
SAR
卫星影像的系统时间延迟；
[0009]S3、
实验影像采集：采集实验
SAR
影像及对应的成像辅助参数文件；
[0010]S4、
构建
RD
模型：将所述系统时间延迟补偿至每景实验
SAR
影像对应的成像辅助参数文件，构建系统时间延迟补偿后的
SAR
影像
RD
模型；
[0011]S5、
构建
RPC
模型：构建
RPC
模型，由
RD
模型的影像
、
地面对应关系，求解每景
SAR
影像的
RPC
参数；
[0012]S6、
同名像点提取：提取立体影像的同名点像方坐标；
[0013]S7、
基于
RPC
模型的
SAR
立体定位：利用所述
RPC
参数以及所述同名点像方坐标，构建星载
SAR
立体定位模型，采用最小二乘法迭代求解同名点物方坐标；
[0014]S8、
精度验证：对比解算出的所有同名点物方坐标与实测的地面坐标，计算均方误差，评价立体定位精度
。
[0015]作为优选，
S1
包括：
[0016]S101、
由相同入射角的待补偿
SAR
卫星与已补偿
SAR
卫星对同一区域成像，获取同入射角同区域已补偿
SAR
卫星影像与待补偿
SAR
卫星影像及其成像辅助参数文件；
[0017]S102、
由已补偿
SAR
卫星以相同入射角通过异侧对同一区域成像，获取异侧同入射角成像的已补偿
SAR
卫星影像及其成像辅助参数文件，由待补偿
SAR
卫星对相同区域成像，获取待补偿
SAR
卫星影像及其成像辅助参数文件；
[0018]S103、
获取成像时刻
SAR
卫星的精密轨道参数文件；
[0019]S104、
获取成像时刻大气数据和成像时刻电离层数据
。
[0020]作为优选，
S2
包括：
[0021]S201、
联立已补偿
SAR
卫星与待补偿
SAR
卫星的几何定标模型，构建交叉几何补偿模型；
[0022]S20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于交叉几何补偿的合成孔径雷达立体定位方法，其特征在于，包括：
S1、
解算影像采集：采集已补偿
SAR
卫星影像与待补偿
SAR
卫星影像；
S2、
系统时间延迟解算：求解待补偿
SAR
卫星影像的系统时间延迟；
S3、
实验影像采集：采集实验
SAR
影像及对应的成像辅助参数文件；
S4、
构建
RD
模型：将所述系统时间延迟补偿至每景实验
SAR
影像对应的成像辅助参数文件，构建系统时间延迟补偿后的
SAR
影像
RD
模型；
S5、
构建
RPC
模型：构建
RPC
模型，由
RD
模型的影像
、
地面对应关系，求解每景
SAR
影像的
RPC
参数；
S6、
同名像点提取：提取立体影像的同名点像方坐标；
S7、
基于
RPC
模型的
SAR
立体定位：利用所述
RPC
参数以及所述同名点像方坐标，构建星载
SAR
立体定位模型，采用最小二乘法迭代求解同名点物方坐标；
S8、
精度验证：对比解算出的所有同名点物方坐标与实测的地面坐标，计算均方误差，评价立体定位精度
。2.
根据权利要求1所述的基于交叉几何补偿的合成孔径雷达立体定位方法，其特征在于，
S1
包括：
S101、
由相同入射角的待补偿
SAR
卫星与已补偿
SAR
卫星对同一区域成像，获取同入射角同区域已补偿
SAR
卫星影像与待补偿
SAR
卫星影像及其成像辅助参数文件；
S102、
由已补偿
SAR
卫星以相同入射角通过异侧对同一区域成像，获取异侧同入射角成像的已补偿
SAR
卫星影像及其成像辅助参数文件，由待补偿
SAR
卫星对相同区域成像，获取待补偿
SAR
卫星影像及其成像辅助参数文件；
S103、
获取成像时刻
SAR
卫星的精密轨道参数文件；
S104、
获取成像时刻大气数据和成像时刻电离层数据
。3.
根据权利要求2所述的基于交叉几何补偿的合成孔径雷达立体定位方法，其特征在于，
S2
包括：
S201、
联立已补偿
SAR
卫星与待补偿
SAR
卫星的几何定标模型，构建交叉几何补偿模型；
S202、
计算大气传播延迟时间，所述大气传播延迟时间包括电离层大气传播延迟与对流层大气传播延迟；
S203、
进行同入射角
SAR
卫星系统时间延迟解算与异侧相同入射角
SAR
卫星系统时间延迟解算
。4.
根据权利要求3所述的基于交叉几何补偿的合成孔径雷达立体定位方法，其特征在于，
S203
中，所述同入射角
SAR
卫星系统时间延迟解算，包括：
S2031、
提取同入射角同区域待补偿
SAR
卫星影像与已补偿
SAR
卫星影像的同名像点；
S2032、
由已补偿的
SAR
卫星的成像辅助参数文件提取参数，基于同名点像方坐标
、NCEP
的大气分析模型
、CODE
的
TEC
图由对流层大气传播延迟改正模型与电离层大气传播延迟改正模型计算同名像点对应的大气传播延迟...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞山，于志，魏宇，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：