[发明专利]一种基于低精度POS的微型InSAR运动补偿方法

说明书

本公开提供了一种基于低精度POS的微型InSAR运动补偿方法，基于低精度POS的InSAR成像处理，提取InSAR位置观测量，获得位置误差，提取InSAR姿态观测量，获得姿态误差，利用位置误差和姿态误差进行GPS/IMU/InSAR组合滤波处理，利用GPS/IMU/InSAR组合滤波结果进行InSAR成像处理，判断成像精度是否满足干涉测量要求，如果不满足，则重复执行上述步骤，直到成像精度满足InSAR成像需求为止。

技术领域

本公开涉及雷达技术领域，尤其涉及一种基于低精度POS的微型InSAR运动补偿方法。

背景技术

伴随着轻小型载机平台的出现和发展，小型化、轻重量、低成本成为机载InSAR技术发展的一个重要方向，FMCW技术与InSAR技术的结合是目前实现这一目标的最佳途径。由于载机平台轻小，飞行高度较低，载机运动状态受气流扰动严重，出现比较大的位置和姿态误差。在InSAR高精度测绘中，由于双天线位置和姿态变化，基线参数是动态变化的，严重影响干涉测量性能。因此，在常规能够业务化运行的有人机平台SAR中，通常装载高精度大型定位定姿系统(Position and Orientation System，POS)，POS系统能够高精度测量天线相位中心空间位置和姿态信息，可满足机载InSAR运动补偿需求。然而，传统的高精度POS体积大、重量重、功耗高，难以满足SAR小型化趋势要求。

随着制造工业的不断发展，微机电技术不断进步，发展出了一种微机电系统(Micro Electromechanical System，MEMS)惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)，MEMS IMU具有体积小，成本低、功耗低等优点，较好的满足了轻小型InSAR运动补偿系统对惯性测量器件的要求。与传统惯性测量元件相比，MEMS IMU具有体积小、重量轻、成本低、抗冲击、可靠性高等优点，以现在使用的STIM300为例，重量只有55g，大小规格是3.86mm×35.9mm×20mm，而且价格上更便宜。虽然MEMS IMU元件具有小型化、轻量化、廉价化的优点，但是MEMS理论和技术的不完善，与传统的惯性器件相比，MEMS-IMU的精度低1～3个数量级，也达不到高精度分辨率SAR的处理要求。

高精度POS系统是干涉SAR能够开展干涉测量的必要条件，然而使用低精度的POS系统(例如MEMS-IMU/GPS组合导航系统)难以满足高精度的运动补偿要求，下面主要从两个方面说明低精度POS在InSAR测量中存在的问题：

首先，低精度POS难以满足单天线SAR成像运动补偿需求。运动补偿技术是实现高分辨率机载SAR成像的关键随着方位向分辨力要求提高，合成孔径长度必须增加，这会引起载机平台更大的扰动影响，在SAR系统中运动补偿子系统的负担会急剧加重。POS系统中惯性测量单元由三轴加速计和陀螺，它们均是惯性器件必然存在随机漂移问题，虽然与GPS进行组合滤波能够抑制IMU的长期漂移误差，但是对于低精度IMU系统来说，受器件漂移特性限制，姿态测量误差及其引起的位置误差难以满足SAR成像运动补偿需求。

其次，低精度POS难以满足InSAR动态基线补偿需求。干涉测量精度对基线测量精度极为敏感，毫米级的基线相对误差会引起米级的干涉测量误差，随着干涉SAR测量精度逐步提高，一般来说需要双天线相位中心的相对测量精度达到亚毫米量级，对于低精度POS来说是难以实现的。

公开内容

(一)要解决的技术问题

为解决现有技术的至少一个技术问题，本公开提供了一种基于低精度POS的微型InSAR运动补偿方法。

(二)技术方案