[發(fā)明專利]一種長(zhǎng)孔徑星載SAR地形估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711087979.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN107907881B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪文;楊彥輝;林赟;鄒浩;李東;申文杰;陳詩(shī)強(qiáng);薛斐騰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 11021 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 呂雁葭

本發(fā)明公開了一種長(zhǎng)孔徑星載SAR地形估計(jì)方法。其主要步驟為：1)子孔徑劃分并成像。2)采用區(qū)域互相關(guān)的配準(zhǔn)方法對(duì)兩幅不同角度的子孔徑圖像進(jìn)行配準(zhǔn)得到偏移量Δr。3)根據(jù)星載幾何關(guān)系得到參數(shù)θ₁、θ₂和的數(shù)值。4)將上一步得到的參數(shù)代入比例系數(shù)求解公式得到適用于全場(chǎng)景區(qū)域的比例系數(shù)值。5)求各投影點(diǎn)(像素點(diǎn))對(duì)應(yīng)的目標(biāo)的實(shí)際高度值，即Z坐標(biāo)值。6)通過(guò)求解二元二次方程組求得另外兩維X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理、圖像處理和信息提取領(lǐng)域，尤其涉及一種長(zhǎng)孔徑星載SAR地形估計(jì)方法。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，簡(jiǎn)稱SAR)是一種主動(dòng)微波遙感設(shè)備，微波遙感與可見(jiàn)光遙感相比，其探測(cè)載體即微波信號(hào)穿透能力更強(qiáng)，可以穿透云霧、霾和某些樹冠層等天然遮擋物，因此具有全天時(shí)、全天候的對(duì)地觀測(cè)能力和一定的針對(duì)隱蔽目標(biāo)的探測(cè)能力。

當(dāng)前在軌運(yùn)行的星載SAR受限于天線技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域，都不具備長(zhǎng)孔徑成像能力，這樣就不能獲得地物目標(biāo)的全方位向信息以及三維結(jié)構(gòu)信息。近些年來(lái)，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，長(zhǎng)孔徑成像已經(jīng)越來(lái)越成為可能，而長(zhǎng)孔徑成像的聚焦質(zhì)量和成像參考平面高度的選擇緊密相關(guān)。當(dāng)成像參考平面高度與地物目標(biāo)的實(shí)際高度不相同時(shí)，在長(zhǎng)孔徑合成圖像中就會(huì)形成虛假目標(biāo)，即出現(xiàn)散焦現(xiàn)象。因此，獲得待成像場(chǎng)景區(qū)域的地形信息是十分必要的，地形信息可以為長(zhǎng)孔徑成像過(guò)程提供參考平面高度信息。

目前，基于SAR圖像的地形估計(jì)方法主要分為干涉測(cè)高方法和立體像對(duì)方法。干涉測(cè)高方法得到的場(chǎng)景區(qū)域高度信息精度很高，其主要利用不同入射角引起的相位信息之間的差異來(lái)進(jìn)行反演，但這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較大，這里主要存在兩個(gè)主要的難點(diǎn)：第一是用于干涉處理的兩幅SAR圖像受限于諸如軌道控制精度、地物變化等條件有可能出現(xiàn)時(shí)間去相干和空間去相干；第二是干涉處理過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)即相位解纏技術(shù)還不夠成熟和穩(wěn)定。另外，采用干涉手段獲取高度信息成本較高，在有些情況下難以接受也沒(méi)有必要。立體像對(duì)方法最初來(lái)源于光學(xué)圖像領(lǐng)域，后被引入到SAR圖像處理領(lǐng)域，立體像對(duì)方法測(cè)高主要是利用構(gòu)像模型和成像相對(duì)幾何位置關(guān)系來(lái)反演高度。立體像對(duì)目前主要分為順軌立體像對(duì)和交軌立體像對(duì)，不管是哪種，都涉及到兩個(gè)軌道，且大部分是基于斜距圖像處理的。

已有的技術(shù)要么實(shí)現(xiàn)成本高昂，過(guò)于復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)條件要求過(guò)多；要么在只有一條航跡且長(zhǎng)孔徑和大角度情況下不能應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

有鑒于此，本發(fā)明提供一種長(zhǎng)孔徑星載SAR地形估計(jì)方法，利用同一條航跡(軌道)上長(zhǎng)孔徑內(nèi)的兩個(gè)不同角度獲得的SAR地距圖像中地物目標(biāo)投影(像點(diǎn))的偏移來(lái)獲得地形高度信息，以期解決上述問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

一種長(zhǎng)孔徑星載SAR地形估計(jì)方法，包括：S1：將觀測(cè)航跡段劃分成多個(gè)等分的子孔徑，并選取其中兩個(gè)子孔徑分別進(jìn)行成像，得到兩幅不同角度的子孔徑圖像；S2：將所述兩幅不同角度的子孔徑圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，并獲得位置偏移量；S3：獲取兩個(gè)子孔徑的等效入射角和兩個(gè)子孔徑之間的方位角差；S4：利用所述等效入射角和方位角差得到當(dāng)前場(chǎng)景的比例系數(shù)；S5：利用所述比例系數(shù)和位置偏移量得到目標(biāo)的實(shí)際高度。

在本發(fā)明一些示例性實(shí)施例中，還包括S6：利用所述目標(biāo)實(shí)際高度和等效入射角得到目標(biāo)的平面坐標(biāo)。

在本發(fā)明一些示例性實(shí)施例中，所述步驟S1包括：將觀測(cè)航跡段按等分辨率的原則劃分成N個(gè)等子孔徑；在所述N個(gè)等子孔徑中選取兩個(gè)子孔徑，并在參考高度為零的地距平面分別進(jìn)行相干累加地距成像，得到兩幅不同角度的相干累加子孔徑地距圖像。