[发明专利]星载单航过InSAR系统电离层误差校正方法

说明书

本发明提供一种星载单航过InSAR系统电离层误差校正方法。技术方案是：首先，利用星载单航过InSAR系统电离层影响效应模型，根据雷达系统参数和先验电离层TEC值，计算距离‑高度平面内电离层引入的二维测量误差；然后，根据星载SAR成像几何模型，通过投影变换，将二维误差分解到三维地固坐标系下表示；最后，逐点校正被测场景中的电离层误差影响。本发明校正精度高，并可用于直接处理干涉定位结果，操作过程简单高效。

技术领域

本发明属于航天遥感和大气效应的交叉技术领域，针对星载单航过InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar，干涉合成孔径雷达)的电离层误差校正方法。

背景技术

星载单航过InSAR系统利用主、辅雷达不同观测视角下获取的同一区域的一对单视复图像之间的干涉相位差反演得到地表的三维信息，完成对全球地形的测绘任务并生成高精度的DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)。

大气效应是制约星载单航过InSAR系统干涉测量精度的一个重要因素。其中，大气中的电离层分布于地表上空60公里至磁顶层之间的空间，由受太阳辐射而电离产生的各种自由电子、离子和中性气体组成。电离层对雷达信号幅度和相位的影响与雷达信号频率有关，频率越低影响越明显。研究表明，在常规的背景电离层TEC(Total Electron Content，电子总量)水平下，电离层对星载单航过InSAR系统的干涉测量精度产生较大的影响。当雷达信号频率为L波段(信号中心频率为1.25GHz)时，电离层会引入10米以上的DEM测量误差；当雷达信号频率为C波段(信号中心频率为5.3GHz)时，电离层会引入1米以上的DEM测量误差。因此有必要应用电离层电波传播机理，提出针对星载单航过InSAR系统的高精度电离层误差校正方法。目前，尚未发现有关校正方法的相关资料。

发明内容

本发明为了有效解决星载单航过InSAR系统电离层误差影响问题，提出了一种基于先验电离层TEC的星载单航过InSAR系统电离层误差校正方法。该方法校正精度高，处理过程相对简单，适用于已知先验电离层空间TEC分布情况下的星载单航过InSAR系统的电离层误差校正。

本发明的基本思路是：首先，利用星载单航过InSAR系统电离层影响效应模型，根据雷达系统参数和先验电离层TEC值，计算距离-高度平面内电离层引入的二维测量误差；然后，根据星载SAR成像几何模型，通过投影变换，将二维误差分解到三维地固坐标系下表示；最后，逐点校正被测场景中的电离层误差影响。

本发明的技术方案是：

已知星载单航过InSAR系统基本参数：主、辅雷达信号中心频率均为f₀；

已知在任意时刻下，被测场景对应的电离层基本参数：电离层垂直天顶方向TEC值T_⊥，电离层沿距离向垂直天顶TEC变化梯度d_v，电离层质心高度h_iono；星载单航过InSAR系统辅星在地固坐标系下的轨道坐标A(x_A,y_A,z_A)，辅雷达入射角θ，辅雷达距地面高度h_sat，垂直基线长度B_⊥，辅雷达距被测场景的斜距r_slant；被测场景中任一点在地固坐标系下的坐标B(x_B,y_B,z_B)，该坐标是通过直接读取InSAR定位结果得到的；

对于被测场景中坐标为B(x_B,y_B,z_B)的任意点，采用以下步骤完成场景的三维坐标电离层误差影响校正：

第一步：根据星载单航过InSAR系统电离层影响效应模型，计算距离-高度

平面内的水平测量误差和垂直测量误差。