[發(fā)明專利]星載分布式干涉合成孔徑雷達(dá)三維基線定標(biāo)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810145116.2
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108445457B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢方明;陳剛;樓良盛;劉薇;張笑微;張昊;劉志銘;牛瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍61540部隊
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 北京康達(dá)聯(lián)禾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11461
• 代理人: 陳佳妹;劉冬亮

本發(fā)明涉及一種星載分布式干涉合成孔徑雷達(dá)三維基線定標(biāo)的方法。該方法包括以下步驟：根據(jù)定標(biāo)場回波數(shù)據(jù)，獲取地面控制點的像坐標(biāo)及基線定標(biāo)參數(shù)；將基線定標(biāo)參數(shù)帶入基線定標(biāo)模型，得到控制點的誤差方程；根據(jù)誤差方程，計算出三個軸向的基線改正數(shù)；當(dāng)三個軸向的基線改正數(shù)絕對值有一個或多個大于或者等于預(yù)設(shè)閾值時，將基線矢量初始值與當(dāng)前基線改正數(shù)求和后作為新的基線矢量并帶入基線定標(biāo)模型再次計算；當(dāng)三個軸向的基線改正數(shù)絕對值都小于預(yù)設(shè)閾值時，每個軸向分別計算已經(jīng)得到的基線改正數(shù)之和作為最終三個軸向的基線改正數(shù)；根據(jù)最終基線改正數(shù)確定最終基線矢量。其中，所述基線定標(biāo)模型由輔雷達(dá)距離改化方程和輔雷達(dá)多普勒方程組成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種星載分布式干涉合成孔徑雷達(dá)三維基線定標(biāo)的方法。

背景技術(shù)

星載分布式干涉合成孔徑雷達(dá)(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)系統(tǒng)是指利用多顆滿足一定編隊構(gòu)形的合成孔徑雷達(dá)(Synthetic ApertureRadar，SAR)衛(wèi)星對地面同一地區(qū)進(jìn)行一發(fā)多收、自發(fā)自收、多發(fā)多收或交替發(fā)射各自接收式干涉成像，獲取SAR復(fù)影像對的InSAR測量系統(tǒng)。星載分布式InSAR與重復(fù)軌道InSAR相比，回波之間具有較好的相干性，數(shù)據(jù)可用率高、產(chǎn)品精度高；與單平臺雙天線InSAR相比，工程實現(xiàn)難度較低，通過編隊構(gòu)形切換可支撐多任務(wù)多模式，基線長度可變、易于實現(xiàn)最優(yōu)基線、產(chǎn)品精度高。

InSAR測量中干涉基線是指兩顆雷達(dá)對同一地面目標(biāo)觀測時，主輔雷達(dá)天線相位中心(Antenna Phase Centre，APC)連線，以下簡稱基線。基線的存在是干涉測量的基礎(chǔ)，InSAR測量系統(tǒng)的模糊高度和相位的高程敏感度都與基線長度直接相關(guān)，此外，基線矢量是影響高程精度的主要因素之一，若星載分布式InSAR系統(tǒng)的模糊高度為45m，雷達(dá)波長為3.2cm(X波段)，在主雷達(dá)視線方向上1cm的基線誤差會帶來14m左右的高程誤差。基線定標(biāo)的任務(wù)是利用地面控制信息(控制點、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)等)，確定基線各個軸向的系統(tǒng)誤差，從而確定真實基線矢量。

J.H.Gonzalez等在“Development of the TanDEM-X calibration concept:Analysis of systematic errors”(IEEE Transactions on Geoscience and RemoteSensing,2010,48(2):716-726)中將德國TanDEM系統(tǒng)的基線誤差分解為平行基線誤差和垂直基線誤差，采用近、遠(yuǎn)距端波位獲取的相鄰兩景數(shù)據(jù)聯(lián)合解算二維基線誤差，定標(biāo)后的基線誤差優(yōu)于2mm，該方法只能對跨軌、徑向基線定標(biāo)，無法對順軌基線定標(biāo)，且對數(shù)據(jù)獲取要求較高，需要較大面積的定標(biāo)場支持，其定標(biāo)場選在了澳大利亞北部，范圍400×800km。

而傳統(tǒng)技術(shù)一種立體基線的定標(biāo)方法中，利用輔雷達(dá)距離改化方程，在地面控制點的支持下，采用最小二乘法迭代法求解出基線三個軸向的誤差，在求解的過程中由于法方程系數(shù)矩陣條件數(shù)達(dá)到10¹¹量級，呈現(xiàn)嚴(yán)重的病態(tài)，導(dǎo)致法方程解算精度不高，順軌基線的定標(biāo)精度在分米級，交軌、徑向基線的定標(biāo)精度在厘米級，精度較差，難以滿足設(shè)計要求。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，為解決上述順軌、交軌、徑向三維基線定標(biāo)精度較差的問題，提供一種能夠滿足設(shè)計指標(biāo)的星載分布式干涉合成孔徑雷達(dá)三維基線定標(biāo)的方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的提供的一種星載分布式干涉合成孔徑雷達(dá)三維基線定標(biāo)的方法，包括：

根據(jù)定標(biāo)場回波數(shù)據(jù)，獲取地面控制點的像坐標(biāo)及所述地面控制點對應(yīng)的基線定標(biāo)參數(shù)；所述基線定標(biāo)參數(shù)包括基線矢量初始值；

將所述基線定標(biāo)參數(shù)帶入基線定標(biāo)模型，得到控制點的誤差方程；基線定標(biāo)模型由輔雷達(dá)距離改化方程和輔雷達(dá)多普勒方程組成；

根據(jù)所述誤差方程，利用最小二乘原理計算出三個軸向的基線改正數(shù)；