[發明專利]對多基線干涉SAR相位偏置進行估計的方法

有效

• 申請號: 201310100902.8
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103630898A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 李銀偉;向茂生;韋立登
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，尤其是一種對多基線干涉合成孔徑雷達進行相位偏置估計的方法。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，SAR)是一種主動式二維高分辨成像雷達，其在距離向(波束照射方向)通過發射大時間帶寬積的線性調頻信號，采用脈沖壓縮技術來獲取高分辨率，在方位向(平臺運動方向，通常與距離向垂直)利用目標和雷達的相對運動形成的軌跡來構成一個合成孔徑來取代龐大的陣列實孔徑來獲取高分辨率。干涉合成孔徑雷達(Interferometric?SAR，InSAR)是指利用兩部或多部不同位置處的合成孔徑雷達對同一場景進行觀測，并通過數據的后處理獲取場景的高程信息。由干涉合成孔徑雷達系統的回波數據獲取場景數字高程模型(Digital?Elevation?Model，DEM)的主要步驟包括運動補償、成像、配準、濾波、相位解纏、干涉定標、高程反演。多基線干涉合成孔徑雷達技術是一種新型合成孔徑雷達地面測繪技術，它可以獲取比傳統的單基線干涉合成孔徑雷達測量更為精確地地面三維信息。與常規干涉合成孔徑雷達測量技術相比，多基線干涉合成孔徑雷達的信號處理方法能夠克服或減少由于目標高度的陡峭變化、較大噪聲干擾以及在獲取具有相同斜距的散射點高度時帶來的不利影響。如圖1示出多基線干涉合成孔徑雷達的幾何關系圖，其中H_i代表天線A_i的海拔高度；ρ_i代表天線A_i與海拔高度為h的目標的距離；θ_i代表天線A_i的下視角，下視角θ_i是ρ_i與H_i的夾角；B_ij和α_ij分別代表干涉的基線長度以及基線和水平線的夾角，i，j是各天線的序號，i，j＝1，2，3...N，且i≠j。

在干涉合成孔徑雷達的干涉處理中，由兩部天線回波數據產生的圖像共軛復乘獲取的干涉相位是模2π后的相位，采用相位展開的方法可以獲取無纏繞的干涉相位。但該展開相位與絕對干涉相位仍相差一個2π的整數倍(此處忽略了系統可能引起的誤差因子)，使得該相位值并不是與距離延遲成比例的絕對干涉相位。如果相位展開正確的話，在整個干涉圖中這個整數就是一個固定的常數。有很多方法可以獲取絕對干涉相位，目前采用最多的方法是利用地面控制點(Ground?Control?Points，GCPs)的測量高度和干涉幾何關系，通過定標方法估計相位偏置。由該地面控制點的信息計算出相位偏置，從而整個圖像的絕對干涉相位都可以確定。但干涉合成孔徑雷達系統在實際的作業中，測繪場景中很可能無法布放地面控制點(兩面角反射器、三面角反射器等)。因此，在缺少地面控制點的情況下，根據數據估計相位偏置顯得尤為必要。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的問題，提供一種對多基線干涉SAR相位偏置進行估計的方法。

本發明所提出的一種對多基線干涉SAR進行相位偏置估計的方法，該估計方法包括以下步驟：

步驟S1：根據干涉合成孔徑雷達的幾何關系，建立地物目標高程與相位偏置的關系；

步驟S2：在多基線干涉里建立一對天線A_k和天線A_l構成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}與另一對天線A_m和天線A_n構成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}的關系，且1≤k＜l≤N，1≤m＜n≤N，N為多基線干涉的天線總個數，N≥3；

步驟S3：以合成孔徑雷達成像時的參考高程或外部粗場景數字高程模型來構建地物目標高程區間，把地物目標高程區間等間隔劃分M份，求取每個高程對應的多基線干涉里的一對天線A_k和天線A_l構成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}(h_i)和另一對天線A_m和天線A_n構成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}(h_i)，M為區間等間隔份數，M為自然數，h_i為第i區間的地物目標高程；