[发明专利]基于SRTM DEM的干涉基线估计方法

说明书

本发明公开了一种基于SRTM DEM的干涉基线估计方法，解决了实时轨道快速生成DEM精度差的问题。实现步骤：用拉格朗日插值的方法对两幅干涉SAR图像的实时轨道拟合；获取斜平面上SRTM DEM的高程值；用两幅SAR图像干涉得到的解缠相位进行相位‑高程转换，得到干涉图像在斜平面的高程值；将斜平面上SRTM DEM的高程与两幅SAR图像干涉得到的斜平面高程作差，得到斜平面上的高程误差；用模糊高度、高程误差及基线误差间的关系，获得场景中基线误差；用基线误差，校正实时轨道误差，用校正之后的轨道信息，对DEM进行重建，并将DEM与SRTM DEM进行对比，验证基线估计结果。本发明明显缓解实时轨道进行DEM重建时精度损失，有效观测地形地貌，可用于InSAR等信号处理。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别涉及干涉合成孔径雷达(InSAR)图像的基线估计，具体是一种基于SRTM DEM的干涉基线估计方法，可用于InSAR等信号的处理。

背景技术

数字高程模型(DEM)是干涉合成孔径雷达技术的主要产物，是干涉相位经过高程转换和地理编码得到的均匀分布在格网上的高程点，能够展示实际地形的起伏变化状态，在军事、经济方面都具有广阔的应用前景。基线是InSAR中的一个重要参数。它决定了有效干涉像对的选择，其精度还影响到最终提取的地表高程或形变的精度。研究高精度的干涉SAR基线估计方法对获取场景目标高质量的DEM具有重要的意义，也是InSAR信号处理技术的一个研究热点。

基线被定义为照射同一区域的两部天线相位中心之间的距离。双天线单航过或单天线双航过工作模式下的雷达平台扫过地面某一场景区域时，会对这一场景区域形成两幅SAR图像。由于星载平台的限制，单个平台难以同时安装两个天线。通常，单天线双航过模式用于获得星载干涉雷达的干涉图像。然而在这种模式下难以保证准确的基线参数，因为地面条件和散射特征可能由于两个图像之间的时间间隔而改变。要想获得高精度DEM，必须对基线进行准确计算和校正。为了满足InSAR生成DEM的要求，一般情况下基线误差要在毫米量级。现有的InSAR基线估计方法计算量大，精度低，生成DEM的误差较大。选取外部DEM作为辅助输入，利用带误差的DEM信息，可以准确估计基线误差分量，进而得到精确的基线，反演出DEM精度更高。

基线估计主要分为三大类：轨道状态矢量法；FFT法；外部控制点法。卫星轨道状态矢量方法估计基线精度较差，受轨道影响较大；FFT法对地形有一定的限制，不适用于地震等自然灾害的特殊场景；外部控制点法精度高，计算量大，且不能保证所有的数据都能获取控制点信息。

对InSAR信号的处理而言，基线估计通常是估计基线误差量，然后校正基线和轨道。常用的方法是轨道状态矢量法，干涉图自身信息法。在基于卫星状态矢量的基线估计方法中，直接利用轨道的位置和速度矢量信息进行基线估计，该基线估计方法存在如下缺点：当两幅干涉SAR图像的轨道是实时轨道时，基线估计精度很差。在基于干涉图自身信息的基线估计方法中，利用干涉图中蕴含的相位信息如干涉条纹、干涉相位差等来估算基线分量。它是一种盲估计方法，仅适用于平坦地区,且利用了轨道参数进行计算,因此估计出的基线精度也不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种进一步提高基线估计精度的基于SRTM DEM的干涉基线估计方法

本发明是一种基于SRTM DEM的干涉基线估计方法，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)轨道拟合的预处理：获取两幅干涉SAR图像及轨迹，用拉格朗日插值拟合的方法对两幅干涉SAR图像的实时轨道进行拟合，去除实时轨道中误差较大的位置点。

(2)将SRTM DEM反定位到斜平面获取高程值：通过卫星轨道以及参数文件中提供的参数信息，利用反定位的方法获得SRTM DEM在斜平面(SAR成像的平面)上高程值，对地距坐标系下每个外部DEM上的点而言，根据聚焦多普勒中心得到其在斜平面上的方位向位置，根据距离向间隔以及最小斜距确定在斜平面上的距离向位置。