[发明专利]一种雷达高度计小入射角干涉的海面高度高精度提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达高度计技术领域，尤其涉及一种雷达高度计小入射角干涉的海面高度高精度提取方法。 

背景技术

目前国内外用于地球地表高度测绘的星载遥感设备主要包括干涉合成孔径雷达、雷达高度计这两种，其中干涉合成孔径雷达利用多个接收天线或单个天线多次观测得到的回波数据进行干涉处理，提取地面的高程信息，一般采用的是大入射角（大于30°）长基线的干涉方法，主要用于陆地高程的测量。雷达高度计主要用于海洋、海冰冰架的高度测量，大部分的高度计对于海面的高度提取方法主要采用底视探测、全去斜和似然估计跟踪等，其在工作时，Chirp信号产生器产生一个大带宽的Chirp脉冲，经过上变频以及放大后，经过天线发射出去。底视的天线照亮天底点处的海面，并接收从天底点返回的雷达信号，接收到的信号在经过低噪放大后和混频后，接着进行全去斜处理，全去斜时，回波信号与经过适当延时的Chirp发射信号作差频处理，对全去斜后的回波信号进行AD（模数）采集、正交检波、低通滤波后，送往功率谱分析处理器（高速信号处理单元或专用FFT快速傅里叶变换处理器）被变换为功率-延迟信号，对得到的功率谱信号进行参数的估计，根据参数估计的结果对AGC（自动增益控制）、时序以及ADC（模数转换器）采样进行控制调整，以完成回波的搜索捕获和高度跟踪等。高度计的数据传送给卫星数据接口，然后传回地面站，在地面进行后续的重跟踪、修正等处理，即可完成高精度的海面高程提取，测高精度可以达到cm级，空间分辨率一般在几十千米或十几千米左右。另外一种海面高度提取方法是在上述方法基础上，在顺轨向采用底视合成孔径处理方法，通过对多个回波进行多普勒锐化和延时补偿处理，实现方位向波束锐化，顺轨向分辨率大大提高，同时高度提取精度也相应提高。

国内目前在轨运行的高度计均为传统的第三代高度计，均采用传统的底视探测、全去斜和似然估计跟踪方法。

在专利方面，中国科学院中国遥感卫星地面站的张红、陈曦、王超在干涉合成孔径雷达的研究基础上申请了专利-单次全极化合成孔径雷达图像反演数字高程模型的方法（公开号：CN101078769A），该专利是结合雷达极化和雷达测角技术的各自特点，从单次全极化合成孔径雷达图像反演数字高程模型的方法，该方法采取大入射角照射，高程提取精度在m级，只能用于陆地DEM（数字高程模型）的测绘，不能用于海面、海冰冰架高度的获取。美国的哈里公司的汤姆·麦克道尔、杰克·奥克希尔、马克·拉赫姆斯、雷·弗尔姆等人申请了专利-根据地形点进行三维配准的裸露地球数字高程模型提取（专利号:200580023901），该专利描述了一种用于从表示多维物体的多个原始地形点中提取裸露地球数字高程模型的系统，所述多维物体包括地面和地面上的障碍物，通过接收表示多个帧的所述多个原始地形点来发现地面表面，每一帧表示所述表面的一部分，并且从地面上的障碍物点过滤出地面点，以便提供表示所述地面表面的多个地面点。该方法只能用于陆地DEM的测绘，并且需要地面分布有控制点，不能用于海面、海冰冰架高度的提取。重庆交通大学的冯晓、唐伯民申请了专利-一种基于数字高程模型DEM的越岭线设计方法(专利号:200810069413)，该专利描述了一种基于数字高程模型DEM的越岭线设计方法，包括如下步骤：基于数字高程模型，建立选线区数字地面模型；指定越岭线起点和终点；对定线区域内的地貌进行分析；确定垭口控制点并分段设计上行和下行线路；按平均纵坡初步拉坡；平均纵坡判别；缓和坡段布置；交点合并调整；变坡点合并调整；方案评价。该方法可有效、充分地利用计算机的功能，将目前的人工纸上定线根本无法完成的计算工作由计算机自动完成；较人工选线提高工效数十倍；而且，选线的质量能够得到保证。在给定条件下能够求得土石方量最小、造价最低的越岭路线方案。该方法也只能用于陆地DEM的测绘，不能用于海洋表面高度的获取。传统的用于海面高度的提取方法（底视探测、全去斜和似然估计跟踪）由于技术成熟，没有相关的专利。

迄今为止，没有采用小入射角干涉的用于海面高度高精度提取方面的专利。 

发明内容

本发明提供一种雷达高度计小入射角干涉的海面高度高精度提取方法，雷达高度计测高时采取小入射角（2°~6°）短基线干涉处理方式，刈幅宽度大且时空分辨率高，可以应用于洋流、海洋潮汐、涡旋等海洋中小尺度现象的观测，以及近海、海冰冰架、陆地水文的观测。

为了达到上述目的，本发明提供一种小入射角短基线雷达高度计，包含：

分别设置在基线两端的主干涉天线和辅干涉天线；

电性连接主干涉天线的主收发开关电路；

电性连接辅干涉天线的辅收发开关电路；