[发明专利]一种机载双天线双测量装置干涉SAR基线运动测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机载双天线双测量装置干涉SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)基线运动测量方法，特别适用于干涉SAR载机平台高频振动环境下的基线运动精确测量的测量方法。

背景技术

SAR高分辨率遥感成像具有全天候成像、穿透成像、立体成像等优势，在战场侦察、全球实时预警、国土资源测绘、环境监测与保护、气候及自然灾害监测预警等领域有重要用途，是实现对地观测的军民两用高技术装备。干涉SAR是将相位干涉技术与合成孔径雷达技术结合的产物，主要用于获得地形相对高度信息。干涉SAR具有测量精度高，覆盖范围大，工作效率高的特点。

干涉SAR测量高度原理：在垂直于载机飞行方向的平面内安装两个由基线相连的SAR天线，一个天线发射信号，两个天线同时接收，如附图1所示。由于干涉SAR两个天线空间位置不同，其接收信号存在一定的路程差ΔR，该路程差ΔR与基线长度d、基线倾斜角α以及测高倾角θ相关，见附图2(a)，由于基线长度d＜＜地面目标距离r，因此

ΔR≈dcos(α+θ)

路程差导致SAR回波时间延迟，并继而导致相位差φ

φ=2πdλcos(α+θ)]]>

其中λ为工作波长，干涉SAR系统通过对双天线接收信号干涉处理获得相位差φ，并由上式反算出测高倾角θ。假设已知参考平面高度H，利用干涉SAR测量高度几何关系可获得地面成像区域相对高度信息h，见附图2(b)，

h＝H-rcos(θ)

从干涉SAR测量高度原理可见，干涉SAR需要精确测量基线长度d和基线倾斜角α。由于基线在载机飞行过程中持续随机振动，基线长度d和基线倾斜角α随机变化，严重影响干涉相位和相对高度的测量精度。事实上，基线长度d和基线倾斜角α由两个天线的运动共同决定，因此干涉SAR系统运动测量和补偿系统的难度更大。

目前常规干涉SAR运动测量和补偿系统均没有精确测量基线远端天线随机振动和弹性形变，近似认为基线为刚性梁，由基线近端(靠近机身一端)天线运动参数直接推算基线远端(远离机身一端)天线运动参数。由于推算过程必然会引入随机振动误差，所以无论如何提高基线近端天线运动测量装置的精度(成本随之提高)，随机振动引起的误差将严重影响基线远端天线运动测量精度，导致无法精确测量基线长度d和基线倾斜角α，从而严重影响干涉SAR高度测量精度。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，提供一种机载双天线双测量装置干涉SAR基线运动测量方法，在振动情况下同时提高基线近端和远端天线运动测量精度，从而提高基线长度d和基线倾斜角α测量精度，为提高干涉SAR高度测量精度奠定基础。

本发明解决其技术问题采用的技术方案包括以下步骤：

对于基线近端天线，利用SAR多视原理，将机载双天线双测量装置干涉SAR工作过程中的每一个合成孔径时间分成前后两个时段，在前后1/2合成孔径时间内分别计算两个天线获得回波的干涉相位，再计算前后两个时段的干涉相位差，利用干涉相位差计算载机横滚角变化率，经过捷联惯性导航解算和坐标转换后得到基线近端天线的横滚角信息，并将其增加为惯性导航+GPS组合导航系统的观测量，抑制其姿态测量误差的发散；

对于基线远端天线，采用硅MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电机系统)惯性器件构成的惯性导航作为远端天线运动测量装置，其测量中心安装于与基线远端天线相位中心重合的位置，实现短时间纯惯性测量。将基线视为刚性梁，利用实现测量的基线参数实现粗传递对准；

在粗传递对准结果的基础上，利用局部相对导航技术和硅MEMS惯性导航的输出数据，测量基线远端天线的运动参数。

在所述计算载机横滚角变化率时，根据基线近端高精度惯性导航在初始工作阶段测量的横滚角数据与用干涉相位获得的横滚角数据，估算载机俯仰角和横滚角对干涉相位的影响分量并补偿。