[發明專利]一種機載干涉SAR陰影估計及航線設計方法

有效

• 申請號: 201310048792.5
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103134490A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 陳龍永;王宇;汪丙南;梁興東;丁赤飚
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01S13/90;G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕

技術領域

本發明屬于雷達探測技術領域，具體涉及一種機載干涉SAR陰影估計及航線設計方法。

背景技術

在干涉合成孔徑雷達（Synthesis?Aperture?Radar:SAR）雷達測圖應用中，通常希望減小陰影，從而減少無效數據并提高干涉SAR測圖數據質量，陰影是干涉SAR圖像幾何失真的主要組成部分。

傳統SAR陰影分析中，通常只考慮雷達成像的幾何關系，即在一定雷達視角下將雷達波束照射不到的區域稱為陰影（幾何失真的一部分）。對于干涉SAR測圖應用，不僅需要考慮傳統SAR陰影（或稱為幾何陰影），還應考慮部分地物散射較弱的區域，這些區域圖像信噪比較低，從而使干涉圖像對相干性較差，也可能形成不滿足高程測量精度要求的無效數據。此外，現有機載干涉SAR的航線設計中通常只考慮待測繪區域的完整覆蓋，缺乏與結合陰影縮減的組合航線設計及設計依據。實際上某一觀測角度下為陰影的區域，在另一觀測角度下可能不再是陰影，通過航線組合可以一定程度上消除或縮減陰影面積，提高干涉SAR測圖的有效數據率，提高測圖數據產品質量。

針對機載干涉SAR陰影估計及航線設計的技術現狀，反映出以下兩點不足：

（1）僅考慮幾何陰影，沒有考慮低信噪比區域形成的陰影，缺乏針對低信噪比區域陰影的估計方法；

（2）沒有考慮結合機載干涉SAR陰影縮減的航線設計，缺乏通過航線組合來縮減陰影的定量分析和航線設計依據。

發明內容

本發明為了解決機載干涉SAR低信噪比區陰影估計及航線設計依據的問題，提出一種機載干涉SAR陰影估計及航線設計方法,不僅考慮了雷達成像幾何帶來的陰影，而且考慮了低信噪比區域造成的陰影，借助測區已知的粗略數字高程模型(Digital?Elevation?Model：DEM)和后向散射系數模型，給出不同視角下的陰影區比例估計，并在此基礎上定量分析正反方向組合航線的陰影縮減效果，完成航線設計。

本發明方法是通過下述技術方案實現的：

一種機載干涉SAR陰影估計及航線設計方法，包括以下步驟：

步驟1：首先根據待測區位置范圍和雷達中心視角以及距離向波束寬度參數，給出一個能覆蓋測區的初始航線，借助測區粗略DEM將測區劃分為網格單元，從近距開始逐一計算每個網格單元的坡度角、雷達局部視角、陰影長度，判別并標記該網格單元是否為幾何陰影，并統計幾何陰影占測區面積的比例；

步驟2：根據步驟1得到的坡度角和雷達局部視角，利用后向散射系數模型計算每個網格單元內各種地物覆蓋條件下的地面后向散射強度；

步驟3：根據干涉SAR雷達系統對干涉圖像對相干性的要求，計算低信噪比區陰影判據，并利用步驟2得到的每個單元的地面后向散射強度，判別并標記該單元是否為低信噪比陰影，統計低信噪比陰影占測區面積的比例；

步驟4：在與步驟1初始航線方向相反的航線下重復步驟1-步驟3，判斷并標記該航線方向下的幾何陰影和低信噪比陰影，統計兩種陰影占測區面積的比例；將兩個航線方向下都視為陰影的網格單位判定為組合航線下的陰影網格單元，并統計組合后的陰影區比例，從而定量的得到陰影區的縮減效果；

步驟5：改變步驟1設定的初始航線，重復步驟1-步驟4，從中選擇組合后陰影比例最小的航線。

自此，就完成了干涉SAR陰影估計及航線設計。。

一種機載干涉SAR陰影估計及航線設計方法，與傳統方法相比的有益效果在于：

1．可以對不同航線下的陰影比例進行估計，并可對組合航線下陰影縮減效果進行定量分析，為機載干涉SAR航線設計提供依據；

2．不僅能對傳統幾何陰影進行估計，還可以結合機載干涉SAR系統參數對低信噪比陰影進行估計。

附圖說明

圖1幾何陰影定義圖；

圖2機載干涉SAR陰影估計及航線設計流程圖；

圖3測區粗略DEM示意圖；

具體實施方式

如圖2所示，一種機載干涉SAR陰影估計及航線設計方法由5個步驟組成，具體步驟的實施方式如下：

第一步：首先根據測區位置和雷達中心視角，距離向波束寬度等參數，按傳統方法設置一個能覆蓋測區的初始航線，借助測區粗略DEM將測區劃分為網格單元，從近距開始逐一計算每個網格單元的坡度角、雷達局部視角、陰影長度，判別該網格單元是否為幾何陰影，并統計幾何陰影占測區面積的比例；