[發明專利]一種地球同步軌道合成孔徑雷達干涉的高程反演方法

有效

• 申請號: 201310517927.8
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103543453B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 胡程;龍騰;李元昊;李延;曾濤;丁澤剛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,付雷杰

技術領域

本發明屬于合成孔徑雷達技術領域，尤其涉及一種地球同步軌道合成孔徑雷達干涉的高程反演方法。

背景技術

合成孔徑雷達(SAR)是一種全天候、全天時的高分辨率微波遙感成像雷達，可安裝在飛機、衛星、導彈等飛行平臺上。自上世紀50年代發明以來，已經在很多領域取得了越來越廣泛的應用，例如災害控制、植被分析、微波遙感等領域。地球同步軌道合成孔徑雷達(GEO?SAR)是運行在36000km高度地球同步橢圓軌道上的SAR衛星。相比于低軌SAR(LEO?SAR，軌道高度低于1000Km)而言，GEO?SAR具有成像范圍大、重訪時間短、抗打擊與抗摧毀能力強等特點，目前已成為國內外的研究熱點。

其中干涉處理是GEO?SAR研究的一個重要方面。GEO?SAR干涉處理的最大難點在于GEO?SAR高軌道高度、較大的軌道空變形、嚴重的攝動影響以及較大的等效前斜角度，使得GEO?SAR的有效相位矢量不在成像平面中。對于傳統成像算法近直線運動軌跡而言，帶高程的地面點在進行二維成像時會投向地面上的某一點。這兩個點與軌道上垂直處的點構成了成像平面。然而對于目標點而言，它的有效相位中心位于孔徑中心，因此孔徑中心與目標連線產生的有效相位矢量并不位于成像平面內。這種分離會導致傳統的低軌高程反演的干涉模型嚴重失效(有時可以相差10倍)；同時由于GEO干涉具有大場景干涉處理的特點，但對于大場景的邊緣的目標點采用低軌高程反演的干涉模型進行處理時，同樣會使計算得到的模糊高度與真實值相差較大，這會導致一個多周期的目標場景的高程誤差在幾十米甚至上百米以上。因此，GEO?SAR干涉處理的核心問題就是如何解決有效相位矢量與成像平面分離的問題，并且達到較好的精度，這在現有的各種GEO?SAR干涉處理算法中并未有提及。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種地球同步軌道合成孔徑雷達干涉的高程反演方法，該高程反演方法能夠通過建立合理的GEO?SAR干涉模型，實現有效相位矢量與成像平面分離情況下的高程反演處理，實現任意位置處利用GEOSAR干涉處理的高程反演。

本發明的地球同步軌道合成孔徑雷達干涉的高程反演方法包括：

步驟1，選取GEO?SAR獲取干涉數據的軌道，采集所述軌道上的干涉數據：

步驟2，根據步驟1獲得的干涉數據利用BP算法進行GEO?SAR成像處理；

步驟3，根據經步驟2處理后的GEO?SAR圖像建立GEO干涉模型，當相位矢量與成像平面分離時，根據所述GEO干涉模型進行GEO?SAR干涉高程反演；

進一步的，所述步驟1包括：

步驟11，固定衛星的波束指向和下視角，在衛星成像工作時間對應的軌道區間上選取距軌道起始工作時刻和終止工作時刻大于半個合成孔徑時間的任意一個位置做為合成孔徑中心位置，確定指定視角對應的地面點的經緯度，并將該地面點設定為場景中心點；

利用合成孔徑時間Ts和脈沖重復時間PRT確定所述第一軌軌道上每個脈沖發射時刻的衛星位置；

步驟12，根據兩軌之間的時間間隔確定第二軌的位置；

進一步的，所述步驟2包括：

步驟21，根據所述步驟1采集的干涉數據建立雷達回波信號模型，該雷達回波信號模型如式(1)所示：