[发明专利]综合总体参数的星载双天线SAR干涉定标器布放方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载双天线干涉合成孔径雷达(InSAR)地面定标器布放方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

星载干涉合成孔径雷达(InSAR)是近年合成孔径雷达发展领域发展较为活跃的技术，具有全天时、全天候的特征，广泛应用于地形高程测量。比较典型的星载InSAR系统有星载双天线SAR和分布式卫星SAR，前者由于系统相对简单，实现难度小，成本较低，获得了较大的发展。

干涉参数是干涉测高系统的重要概念，包括卫星高度、斜距、基线长度、基线倾角和干涉相位。干涉参数决定着InSAR系统的干涉性能，其精度直接影响到最终提取的地表高程或形变的精度，因此精确的干涉参数定标是极为重要和必需的。

目前干涉参数的定标主要有两种方法：基于相位校正的干涉参数定标；基于敏感度方程的干涉参数定标。

第一种方法是基于相位校正的干涉参数定标，利用敏感度方程建立干涉参数误差与干涉相位和参考相位之差的关系，采用方程组求解的方法获取干涉参数误差的估计值，利用这一估计值对干涉参数误差进行校正，并应用校正后的干涉参数进行干涉高程重建，进而提高干涉测高精度。第二种方法利用敏感度方程建立干涉参数误差和干涉高程测量误差间的关系，在此基础上，采用方程组求解的方法对干涉参数误差进行估计，进而利用参数误差估计值对干涉参数进行校正。现在基于这两种方法的研究多数应用于机载干涉SAR系统，定标的区域比较小，几何关系比较简单，而星载双天线干涉SAR沿绕地轨道运行，待定标区域涉及全球多个纬度带，卫星工作于不同纬度时卫星高度、测绘带宽度和星下点处地球半径都会有变化。为了能够在总体设计过程中精确分析干涉定标对系统干涉性能的影响，便于在全球范围各纬度带对所有待验证的总体参数进行干涉定标分析，需要将卫星轨道参数、SAR系统参数等总体设计参数综合于干涉定标过程中。

发明内容

本发明的目的：克服现有技术的不足，提供一种综合总体设计参数的星载双天线SAR干涉定标器布放方法，该方法使总体设计和干涉定标紧密地联系起来，可以将总体设计、SAR成像处理、干涉处理和干涉定标作为统一的整体进行仿真试验，既提高了干涉SAR系统总体设计质量，又从总体角度给干涉定标提供了重要参考。

本发明的技术解决方案：一种综合总体设计参数的星载双天线SAR干涉定标器布放方法，是根据总体参数分析星载SAR天线对地面的覆盖情况，再利用敏感度矩阵分析的方法得出地面定标器布放规则，并通过坐标转换算法获得各定标器的经纬度信息，可以针对全球各纬度带进行分析，实现了针对全球范围的干涉定标分析。

本发明的原理为：首先给出星载双天线SAR干涉定标的基本原理。图1所示为星载双天线InSAR的干涉原理图，h_InSAR为地面目标处的地心距，根据图中几何关系可以得到如下表示：

其中，f(·)为高程变换关系；X为干涉参数，包含卫星高度H、斜距r₁、基线长度B、基线倾角θ_b和干涉相位在干涉测量过程中，上述参数都带有误差，会影响数字高程模型(DEM)数据的精度，通常要利用地面控制点(GCP：Grond Control Point)对这些参数进行校准，即干涉定标。

图2所示为InSAR系统干涉定标的原理图，设数据获取过程中的参数误差则获取的干涉参数表示为

X^=X+ΔX---(2)]]>

对于测绘带内某目标点，其高程重建误差的线性化误差模型为

当测绘带内布放L个定标器，且已知各定标器的高程为h_i，i＝1，2，…，L，即可获得各定标点的重建高程与实际高程之差，矩阵方程可表示为

Δ＝F·ΔX+M    (4)

其中，为第i个定标点的高程误差，i＝1，2，…，L；M为线性化误差矩阵；为敏感度矩阵，敏感度矩阵的具体形式如式(5)所示，