[发明专利]一种无控制点的干涉SAR基线矢量估计方法

说明书

本发明提出一种无控制点的干涉SAR基线矢量估计方法，包含：S1、根据干涉SAR几何关系，建立基线矢量误差与地物目标高程重建误差的关系；S2、分别建立基线长度和基线倾角随着方位向时间的数学模型；S3、在两次飞行的重叠区域，基于地物目标真实高度不变建立两次干涉测高过程中基线矢量误差之间的关系，获得关于基线矢量误差的线性方程组；S4、引入权值来区分重叠区域中不同点处的相位质量差异，该权值与相干系数和位置分布相关；S5、利用加权最小二乘法求解线性方程组，获得估计的基线矢量误差；S6、在原始基线矢量基础上叠加估计的基线矢量误差即为最终的基线矢量，利用其进行DEM高程的高精度重建。其优点是：实现了无控制点情况干涉SAR基线矢量估计。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，具体涉及一种无控制点的干涉SAR基线矢量估计方法。

背景技术

合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术是随着信息技术、摄影测量技术、数字信号处理技术等相关技术的发展而迅速发展起来的一种高精度对地观测新技术。利用干涉SAR技术快速获取高精度数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)是目前干涉SAR技术的主要应用之一。干涉SAR获取DEM的基本原理是利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)系统的两副天线(或一副天线重复观测)，来获取同一地区具有一定视角差的两幅具有相干性的单视复数SAR图像，并根据其干涉相位信息来提取地表的高程信息和重建DEM。

在干涉SAR进行DEM反演时，基线矢量是影响高程DEM重建精度的重要因素。为了降低基线矢量误差的影响，必须对基线矢量进行标定。目前，常常采用的是基于地面控制点的干涉定标方法。但是，这种方法要求在每景干涉像对中实地布放足量且分布合理的地面控制点，工作量大、作业效率低，而且野外布放地面控制点受地形条件限制，存在某些测区如荒山、沼泽等难以实现地面控制点的布放。因此，在无地面控制点时，需要利用信号处理技术实现对干涉基线矢量的精确估计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无控制点的干涉SAR基线矢量估计方法，实现了无控制点情况下的干涉SAR基线矢量估计，能够有效提高干涉SAR大区域测绘的作业效率。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种无控制点的干涉SAR基线矢量估计方法，其特征是，包含以下步骤：

S1、根据干涉SAR几何关系，建立基线矢量误差与地物目标高程重建误差的关系；

S2、分别建立基线长度和基线倾角随着方位向时间的数学模型，并代入根据基线矢量误差与地物目标高程重建误差的关系中；

S3、在两次飞行的重叠区域，基于地物目标真实高度不变建立两次干涉测高过程中基线矢量误差之间的关系，结合步骤S2的结果获得关于基线矢量误差的线性方程组；

S4、通过引入权值来区分重叠区域中不同点处的相位质量差异，该权值与相干系数和位置分布相关；

S5、根据步骤S3和步骤S4的结果利用加权最小二乘法求解线性方程组，获得估计的基线矢量误差；

S6、在原始基线矢量基础上叠加估计的基线矢量误差即为最终的基线矢量，利用其进行DEM高程的高精度重建。

上述的无控制点的干涉SAR基线矢量估计方法，其中，所述的步骤S1具体包含：

根据干涉SAR的几何关系，设H为主天线A₁的高度，主天线A₁和副天线A₂之间的基线长度为B，基线倾角为α；点P为干涉测高区域中的一点，其高程为h；主天线A₁与点P之间的斜距为r，且其与垂直方向的夹角为θ；

由干涉测高原理得到：