[發明專利]一種天基干涉成像雷達高度計的干涉定標方法及系統

有效

• 申請號: 201711158570.3
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN108007476B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 譚洪;李盛陽;劉志文
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S7/40;G01S13/90
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;李瑩瑩

1.一種天基干涉成像雷達高度計的干涉定標方法，其特征在于,該干涉定標方法包括：

S1，根據參考目標的高度信息和天基干涉成像雷達高度計獲得的軌道和斜距參數，確定雷達視角；

所述S1中確定所述雷達視角θ的計算公式包括：

其中，R_s為由天基干涉成像雷達高度計測量的軌道參數計算的主天線至地心的距離參數，r₁為根據天基干涉成像雷達高度計采樣延時計算的斜距，R_e為參考目標所在位置的參考橢球半徑，h是參考目標的高度信息；

S2，利用多項式擬合模型確定所述參考目標的解纏相位隨所述雷達視角的空間變化關系，并根據所述參考目標的解纏相位和所述空間變化關系，利用最小二乘算法確定多項式擬合系數；

所述S2中包括：

S21，利用多項式擬合模型描述所述參考目標的解纏相位隨所述雷達視角θ的空間變化關系，其描述公式為：

其中φ_unw(θ)為所述解纏相位，為所述解纏相位隨雷達視角θ的空間變化的多項式擬合模型，p_i,i＝0,1,2,...,N為所述模型的(N+1)個多項式擬合系數；

S22，選取M個不同的所述雷達視角θ的解纏相位；

S23，根據M個不同的所述雷達視角θ的解纏相位和所述空間變化關系，計算所述多項式擬合系數，其中多項式擬合系數的計算公式為：

其中，φ_unw(θ_i),i＝1,2,...,M為M個不同的所述雷達視角θ的解纏相位，矩陣求逆計算基于最小二乘算法進行；

S3，根據所述多項式擬合系數，確定所述解纏相位對所述雷達視角的敏感性，同時根據所述參考目標的高度信息、所述軌道和斜距參數，確定所述斜距對所述雷達視角的敏感性；

S4，根據所述解纏相位對所述雷達視角的敏感性，計算所述天基干涉成像雷達高度計的基線長度初始值，并根據所述基線長度初始值、所述斜距參數和所述斜距對所述雷達視角的敏感性，確定準確的基線長度和基線傾角；

所述步驟S4中具體包括：

S41，根據所述解纏相位對所述雷達視角θ的敏感性，并在去掉所述斜距r₁對所述雷達視角θ的敏感性的情況下，直接計算所述天基干涉成像雷達高度計的基線長度初始值；

S42，根據所述基線長度初始值和所述斜距參數，并在不去掉所述斜距r₁對所述雷達視角θ的敏感性情況下，計算出所述準確的基線長度B和所述基線傾角α；

S5，根據所述準確的基線長度和基線傾角，確定干涉相位偏置的估計值。

2.根據權利要求1所述的干涉定標方法，其特征在于，所述S3中包括：

根據所述多項式擬合系數，確定所述解纏相位對所述雷達視角θ的敏感性，其中所述雷達視角θ的敏感性具體計算公式為：

其中是所述解纏相位對所述雷達視角的偏導，即為所述敏感性，p_i,i＝1,2,...,N為所述模型的N個多項式擬合系數；

根據所述參考目標的高度信息、所述軌道和斜距參數，確定所述斜距對所述雷達視角的敏感性，其中所述斜距對所述雷達視角的敏感性具體計算公式為：

其中，為求偏導計算符號，表示計算對所述雷達視角θ的偏導，即所述斜距r₁對所述雷達視角θ的敏感性。

3.根據權利要求1所述的干涉定標方法，其特征在于，所述步驟S5中，其包括：

S51，根據所述準確的基線長度B和基線傾角α,分別計算與M個不同的所述雷達視角θ的解纏相位對應的M個干涉相位偏置的估計值；

S52，求取M個干涉相位偏置的估計值的平均值，得到所述干涉相位偏置的估計值φ₀，其中所述干涉相位偏置的估計值φ₀的計算公式為：

其中B_x、B_y分別為所述準確的基線長度B的水平分量和垂直分量，λ為所述天基干涉成像雷達高度計的載波波長。

4.一種天基干涉成像雷達高度計的干涉定標系統，其特征在于,該干涉定標系統包括：雷達視角計算模塊、擬合系數計算模塊、敏感性計算模塊、確定干涉基線模塊、確定干涉相位偏置模塊；

所述雷達視角計算模塊，用于根據參考目標的高度信息和通過天基干涉成像雷達高度計獲得的軌道和斜距參數，確定雷達視角θ；

所述雷達視角計算模塊具體用于根據以下公式確定所述雷達視角θ：

其中R_s為由天基干涉成像雷達高度計測量的軌道參數計算的主天線至地心的距離參數，r₁為根據天基干涉成像雷達高度計采樣延時計算的斜距，R_e為參考目標所在位置的參考橢球半徑，h是參考目標的高度信息；

所述擬合系數計算模塊，用于對所述參考目標的解纏相位隨所述雷達視角θ的空間變化關系進行多項式擬合，確定多項式擬合系數；

所述擬合系數計算模塊具體用于根據以下公式確定所述多項式擬合系數：

其中φ_unw(θ_i),i＝1,2,...,M為M個不同的所述雷達視角θ的解纏相位，矩陣求逆計算基于最小二乘算法進行；

所述敏感性計算模塊，用于根據所述多項式擬合系數，確定所述解纏相位對所述雷達視角θ的敏感性，同時根據所述參考目標的高度信息、所述軌道和斜距參數，確定所述斜距對所述雷達視角的敏感性；

所述確定干涉基線模塊，用于根據所述解纏相位對所述雷達視角θ的敏感性，計算所述天基干涉成像雷達高度計的基線長度初始值，并根據所述基線長度初始值、所述斜距參數和所述斜距對所述雷達視角的敏感性，確定準確的基線長度B和基線傾角α；

所述確定干涉基線模塊，其具體用于根據所述解纏相位對所述雷達視角θ的敏感性，并在去掉所述斜距r₁對所述雷達視角θ的敏感性的情況下，直接估計所述天基干涉成像雷達高度計的基線長度初始值；

以及用于根據所述基線長度初始值和所述斜距參數，并在不去掉所述斜距r₁對所述雷達視角θ的敏感性情況下，計算出所述準確的基線長度B和所述基線傾角α；

所述確定干涉相位偏置模塊，用于根據所述準確的基線長度B和基線傾角α，確定干涉相位偏置的估計值φ₀。