[發明專利]一種基于差頻InSAR的緩變高程反演方法

在審

• 申請號: 202110995142.6
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113835089A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 劉波;孔維亞;眭曉虹;袁仕耿;李洋;王沫
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院;航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京善任知識產權代理有限公司 11650
• 代理人: 張振偉

本發明實施例提供一種基于差頻InSAR的緩變高程反演方法，該方法包括：對成像后的兩幅單視復圖像進行配準；對配準后的兩幅單視復圖像共軛相乘，取復數據的相位部分即得到干涉相位，所述干涉相位中包含平地相位和高程相位，暫時將平地相位從所述干涉相位中去除；去除平地相位后，對剩余相位補償差頻相位項，將所述剩余相位等效轉化為差頻InSAR其中一個天線載頻對應的同頻高程相位；將所述同頻高程相位中的同頻平地相位加回至高程相位之中，基于同頻InSAR高程反演數學式計算獲得高程。該方法統的測高精度可遠遠高于以往方法的近似處理，并且極大的提升了差頻InSAR系統參數的設計自由度和測高靈敏度。

技術領域

本發明屬于微波遙感技術領域，具體涉及一種基于差頻InSAR的緩變高程反演方法。

背景技術

干涉合成孔徑雷達(Interferometric SAR，InSAR)是一種重要的高程測量遙感器，InSAR不僅具有普通SAR全天時、全天候、分辨率高的優勢，而且可以基于三角幾何測量原理，從干涉相位中反演陸地或海面的高程信息。

InSAR在垂直平臺運動軌跡上設置兩部發射/接收天線，兩部天線相位中心之間的距離通常稱為基線。兩部天線各自獨立的向同一地物場景發射雷達信號并獨立的接收地物回波，回波各自經過SAR成像處理后即得到兩幅包含幅度和相位信息的單視復圖像(SLC)。SLC中每一點像素的相位實際上記錄的是天線至目標點的距離信息。由于存在基線，InSAR兩部天線至同一目標點的距離存在差異，該差異被兩幅SLC之間的相位差，即干涉相位所記錄。因此，獲取干涉相位后，即可根據三角幾何測量原理反演目標點的高程信息。

InSAR基線越長，干涉相位對高程變化的檢測靈敏度越高，測高精度就越高。然而，基線越長信號去相干也越來越嚴重，又將導致測高精度嚴重降低。已有研究結果表明，基線去相干本質上是由于長基線導致兩部SAR天線觀測同一地物時存在下視角差異，下視角差異導致兩部SAR天線雖然是用相同的雷達載頻觀測地物，但是能與地物發生Bragg共振的地物譜波數存在差異，也就是說兩部天線能夠觀測到的同一地物的波數譜范圍存在非重疊。基線越長，視角差異越大，地物波數譜非重疊越多，干涉信號相干性越差。已有研究結果證明，InSAR可根據基線長度設計不同的雷達載頻，即在發射信號載頻之間引入差頻，用以補償長基線導致的接收地物波數譜非重疊，降低基線去相干的影響。

但是，傳統InSAR測高原理及高程反演方法均建立在InSAR兩天線發射信號載頻相同的前提之下，引入差頻以后傳統InSAR高程反演方法將不再適用。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種基于差頻InSAR的緩變高程反演方法，以提高差頻InSAR系統的測高精度和提升差頻InSAR系統參數的設計自由度。

為了實現上述目的，本發明實施例提供一種基于差頻InSAR的緩變高程反演方法，該方法包括：S1：對成像后的第一天線的單視復圖像和第二天線的單視復圖像進行配準；S2：對配準后的第一天線的單視復圖像和第二天線的單視復圖像共軛相乘，取復數據的相位部分即得到干涉相位，所述干涉相位中包含平地相位和高程相位，暫時將平地相位從所述干涉相位中去除，其中計算平地相位所采用的載頻與步驟S3中同頻等效后的頻率一致；S3：去除平地相位后，對剩余相位補償差頻相位項，將所述剩余相位等效轉化為差頻InSAR中的第一天線的載頻對應的同頻高程相位，第二天線的載頻與步驟S2中計算平地相位所采用的載頻一致；S4：將所述同頻高程相位中的同頻平地相位加回至高程相位之中，基于同頻InSAR高程反演數學式計算獲得高程。

優選的，所述步驟S3還包括，當所述同頻高程相位出現相位纏繞時，對所述同頻高程相位進行相位解纏。

優選的，所述步驟S1還包括，基于差頻InSAR系統參數計算兩幅單視復圖像在方位向和距離向上的像素級差異并完成粗配準，然后采用相干系數法對兩幅單視復圖像進行亞像素級配準。

優選的，所述差頻InSAR系統參數為基線長度、平臺高度、平臺速度中的一種或多種。