[發(fā)明專利]一種顧及地形起伏的InSAR殘余運(yùn)動誤差估計(jì)方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010139778.6
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111273293B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱建軍;王會強(qiáng);付海強(qiáng);李志偉;馮光財;汪長城;賀文杰;劉志衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

本發(fā)明公開了一種顧及地形起伏的InSAR殘余運(yùn)動誤差估計(jì)方法及裝置，其中方法包括：獲取多景SAR影像并進(jìn)行預(yù)處理，計(jì)算包含InSAR殘余運(yùn)動誤差的地形相位；利用外部DEM數(shù)據(jù)計(jì)算模擬地形相位；將包含InSAR殘余運(yùn)動誤差的地形相位與模擬地形相位求差，并對差值進(jìn)行相位解纏處理，再將解纏差分干涉相位作為觀測值；構(gòu)建有關(guān)于InSAR干涉幾何參數(shù)、DEM誤差以及基線誤差分量的差分干涉相位參數(shù)化模型；針對每個從影像的每一距離行像素，均將差分干涉相位的觀測值與差分干涉相位參數(shù)化模型進(jìn)行匹配構(gòu)建等式，得到觀測方程；解算多基線觀測方程組中的DEM誤差和基線誤差分量。本發(fā)明能準(zhǔn)確地估計(jì)殘余運(yùn)動誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成孔徑雷達(dá)干涉測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種顧及地形起伏的InSAR殘余運(yùn)動誤差估計(jì)方法及裝置。

背景技術(shù)

近些年來，合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR)技術(shù)已經(jīng)具備了大范圍高精度地形測繪的能力，比如目前已經(jīng)發(fā)布了覆蓋全球的高精度DEM數(shù)據(jù)，如STRM DEM、TanDEM-X DEM等，并在大范圍災(zāi)害監(jiān)測和資源調(diào)查等方面得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)載SAR系統(tǒng)(如PI-SAR、E-SAR、F-SAR、UAVSAR等)憑借著機(jī)動靈活、重訪時間短等特點(diǎn)，而且飛行高度低不易受大氣影響，因此為局部地區(qū)更高分辨率、更高精度DEM反演帶來了極大便利。

眾所周知，機(jī)載SAR系統(tǒng)在飛行過程中經(jīng)常由于受到外界隨機(jī)因素擾動，如氣流影響等，其運(yùn)動軌跡不可避免地會偏離理想的飛行航跡，機(jī)載SAR平臺的飛行軌跡通常嚴(yán)重偏離了理想航線，是高度非線性的，于是SAR數(shù)據(jù)的聚焦和成像質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。盡管SAR數(shù)據(jù)經(jīng)過了高質(zhì)量的成像處理，但由于慣導(dǎo)系統(tǒng)的定位精度(1-10cm)是有限的和成像算法是不精確的，運(yùn)動補(bǔ)償后的航跡中仍殘留未補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動誤差，即RMEs，這是當(dāng)前機(jī)載干涉SAR系統(tǒng)中最主要的誤差源。在干涉過程中，RMEs除了導(dǎo)致InSAR幾何發(fā)生扭曲外，還會造成方位向和距離向產(chǎn)生嚴(yán)重的相位波動和偏差，特別是重軌模式中。就SAR平臺搭載的慣導(dǎo)系統(tǒng)定位誤差而言，假設(shè)水平基線為30m，目標(biāo)到傳感器的斜距為5000m，入射角為45度的情況下，僅1cm的RME就會在距離向引起約1.7m的測高誤差。而未知基線偏差是機(jī)載SAR運(yùn)動補(bǔ)償過程中不可避免的，對應(yīng)的量級約半波長的整數(shù)倍，這種測高影響會更大。由此可見，要利用機(jī)載重軌干涉SAR數(shù)據(jù)時必須要考慮RMEs的估計(jì)和改正。

根據(jù)RMEs的特征表現(xiàn)，通常可以將RMEs分為兩部分，即高頻部分和低頻部分。

(1)高頻RMEs，主要是由慣導(dǎo)系統(tǒng)的定位誤差等引起，主要表現(xiàn)為時頻方位偏差。對此，目前被采用較為廣泛的一類方法就是Multi-Squint(MS)方法，其基本原理在于不同子視干涉相位的差值與方位向位置誤差存在一定的關(guān)系，可以進(jìn)一步建立不同子視干涉相位的差值與基線誤差的導(dǎo)數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，以此消除干涉圖中RMEs引起的相位誤差。還有一類是自聚焦的方法。這種方法僅僅針對單一SAR影像開展而不需要任何干涉過程,通過探測高信噪比估計(jì)RMEs。這兩類方法大大提高了SAR影像的配準(zhǔn)精度和干涉相干性，但這兩種方法需要一定的前提，比如前者要求高相干性和后者要求高信噪比目標(biāo)。然而在植被區(qū)，上述要求難以得到較好的滿足，但只要每一距離行至少存在兩個獨(dú)立的高相干像素，通過升級的MS方法基本可以估計(jì)可靠的時頻RMEs。