[发明专利]星载分布式干涉合成孔径雷达三维基线定标的方法

说明书

本发明涉及一种星载分布式干涉合成孔径雷达三维基线定标的方法。该方法包括以下步骤：根据定标场回波数据，获取地面控制点的像坐标及基线定标参数；将基线定标参数带入基线定标模型，得到控制点的误差方程；根据误差方程，计算出三个轴向的基线改正数；当三个轴向的基线改正数绝对值有一个或多个大于或者等于预设阈值时，将基线矢量初始值与当前基线改正数求和后作为新的基线矢量并带入基线定标模型再次计算；当三个轴向的基线改正数绝对值都小于预设阈值时，每个轴向分别计算已经得到的基线改正数之和作为最终三个轴向的基线改正数；根据最终基线改正数确定最终基线矢量。其中，所述基线定标模型由辅雷达距离改化方程和辅雷达多普勒方程组成。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种星载分布式干涉合成孔径雷达三维基线定标的方法。

背景技术

星载分布式干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)系统是指利用多颗满足一定编队构形的合成孔径雷达(Synthetic ApertureRadar，SAR)卫星对地面同一地区进行一发多收、自发自收、多发多收或交替发射各自接收式干涉成像，获取SAR复影像对的InSAR测量系统。星载分布式InSAR与重复轨道InSAR相比，回波之间具有较好的相干性，数据可用率高、产品精度高；与单平台双天线InSAR相比，工程实现难度较低，通过编队构形切换可支撑多任务多模式，基线长度可变、易于实现最优基线、产品精度高。

InSAR测量中干涉基线是指两颗雷达对同一地面目标观测时，主辅雷达天线相位中心(Antenna Phase Centre，APC)连线，以下简称基线。基线的存在是干涉测量的基础，InSAR测量系统的模糊高度和相位的高程敏感度都与基线长度直接相关，此外，基线矢量是影响高程精度的主要因素之一，若星载分布式InSAR系统的模糊高度为45m，雷达波长为3.2cm(X波段)，在主雷达视线方向上1cm的基线误差会带来14m左右的高程误差。基线定标的任务是利用地面控制信息(控制点、数字高程模型数据等)，确定基线各个轴向的系统误差，从而确定真实基线矢量。

J.H.Gonzalez等在“Development of the TanDEM-X calibration concept:Analysis of systematic errors”(IEEE Transactions on Geoscience and RemoteSensing,2010,48(2):716-726)中将德国TanDEM系统的基线误差分解为平行基线误差和垂直基线误差，采用近、远距端波位获取的相邻两景数据联合解算二维基线误差，定标后的基线误差优于2mm，该方法只能对跨轨、径向基线定标，无法对顺轨基线定标，且对数据获取要求较高，需要较大面积的定标场支持，其定标场选在了澳大利亚北部，范围400×800km。

而传统技术一种立体基线的定标方法中，利用辅雷达距离改化方程，在地面控制点的支持下，采用最小二乘法迭代法求解出基线三个轴向的误差，在求解的过程中由于法方程系数矩阵条件数达到10¹¹量级，呈现严重的病态，导致法方程解算精度不高，顺轨基线的定标精度在分米级，交轨、径向基线的定标精度在厘米级，精度较差，难以满足设计要求。

发明内容

基于此，为解决上述顺轨、交轨、径向三维基线定标精度较差的问题，提供一种能够满足设计指标的星载分布式干涉合成孔径雷达三维基线定标的方法。

为实现本发明目的提供的一种星载分布式干涉合成孔径雷达三维基线定标的方法，包括：

根据定标场回波数据，获取地面控制点的像坐标及所述地面控制点对应的基线定标参数；所述基线定标参数包括基线矢量初始值；

将所述基线定标参数带入基线定标模型，得到控制点的误差方程；基线定标模型由辅雷达距离改化方程和辅雷达多普勒方程组成；

根据所述误差方程，利用最小二乘原理计算出三个轴向的基线改正数；