[发明专利]一种基于外部粗精度DEM的初始相位偏置实时估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于外部粗精度DEM的初始相位偏置实时估计方法。

背景技术

InSAR（干涉合成孔径雷达）技术可以获取场景中一个点的三维坐标：距离向坐标、方位向坐标和高程坐标，从而实现目标的精确三维定位。随着硬件水平的提高和InSAR技术的进步，以及国防和经济生活需求的提高，DEM（数字高程模型）的实时获取变得日益紧迫而必要。利用实时干涉处理结果可以实时评估雷达数据质量，快速选择可处理和感兴趣的数据块，快速反应应对突发性自然灾害以及实现目标的实时精确三维定位。

要实现DEM实时反演，则要实时获取绝对干涉相位，进一步需要实时估计初始相位偏置的数值。目前绝对干涉相位获取采用最多的方法是通过定标方法估计基线长度、基线倾角、时间延迟以及干涉相位偏置，从而确定整个图像的绝对干涉相位。关于无需地面控制点的绝对相位估计，有谱分段估计算法、残余延迟估计算法和基于相位偏置函数的估计方法。前两种方法速度较慢，且精度不高，n的估计精度只能达到±0.5；最后一种方法估计精度很高，但要求进行两次相反方向飞行，运算量也较大，实时效率大受影响。

发明内容

为了解决实时DEM反演中的初始相位偏置估计问题，本发明提供了一种基于外部粗精度DEM的初始相位偏置实时估计方法。

本发明解决上述问题的技术方案包括以下步骤：

1）分析初始相位偏置误差的影响因素，并建立量化关系；

2）针对初始相位偏置误差对DEM精度的影响建模，并获取初始相位偏置误差对DEM精度影响的定性与定量关系；

3）由分析的上述定性与定量关系，确定参考高度是对初始相位偏置的一个重要影响因素，利用SRTM（航天飞机雷达地形测量任务）的粗精度DEM获取该场景的参考高度；

4）根据获取的参考高度、定标场定出的参数及系统参数，由干涉几何关系计算理论绝对干涉相位；

5）由计算的理论绝对干涉相位、双通道不一致延迟误差导致的初始相位偏置误差及展开相位估计初始相位偏置的数值。

本发明的技术效果在于：本发明利用SRTM系统提供的粗精度DEM数据，结合测区经纬度信息及InSAR系统参数，在飞行测绘前确定SRTM数据对应的测区4条边界的经纬度信息及计算垂直于航线方向的每列SRTM的DEM均值。在实时测绘时，根据载机飞行的实时机下点经纬度及利用飞行前存储的SRTM数据确定对应测区范围内的SRTM相应数值，利用这些数值求出DEM均值作为该段测区内的参考高度。进而根据求出的该测区参考高度、定标场定标后获取的参数（B,α和Δr）及双天线干涉几何关系计算理论绝对相位。最后利用实际场景中与SRTM求取参考高度时选用的对应比例区域，结合获取的展开相位实时确定初始相位偏置的数值。本发明解决了现有的初始相位偏置不能实时估计的问题，且估计精度也能满足绝大部分干涉产品的实际应用要求。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的实现流程图。

图2为本发明中应用的双天线干涉原理图。

图3为本发明中的参考高度误差引起的几何关系变化图。

图4为本发明中的不同δHref/Href比值导致的初始相位偏置误差变化图。

图5为本发明中的不同的基线倾角导致的初始相位偏置误差变化图。

图6为本发明中的不同的Href/H比值导致的初始相位偏置误差变化图。

图7为本发明中的不同基线倾角由初始相位偏置误差导致的DEM误差随距离向的变化情况图。

图8为本发明中的最近、参考和最远斜距处，初始相位偏置误差导致高程误差随基线倾角变化情况图。

具体实施方式

参见图1，图1为本发明的实现流程图。本发明的具体实施过程如下：

(1)由机载双天线干涉几何关系确定DEM反演公式。

由图2机载双天线干涉SAR系统的干涉原理图，得DEM反演公式(1)。

θ₂=α-arcsin(λφ_a/2πBQ)

h=H-H_ref-r₂cosθ₂    (1)

y=r₂sinθ₂