[发明专利]多基高比星载SAR三维定位RD方程优化配权方法

说明书

本发明公开了一种多基高比星载SAR三维定位RD方程优化配权方法，基于RD模型构建多基高比条件下的RD方程组；利用高斯牛顿方法将多基高比条件下的RD方程组转化为矩阵形式；根据矩阵系数，以及RD模型和地球椭球方程，计算线性方程的归一化部分和经验加权部分，确定配权矩阵；根据配权矩阵计算每步迭代的增量，更新目标点地理空间坐标；重复迭代更新，直至迭代满足判停条件，即得最终的三维定位结果。本发明不仅能够保留模型与误差源的直接关联性，方便后续误差分析，而且克服了多基高比条件下求解不准确、不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及星载合成孔径雷达图像三维定位技术，具体涉及一种多基高比星载SAR三维定位RD方程优化配权方法。

背景技术

对星载合成孔径雷达(SAR)图像中的每个像素点进行三维定位和地理编码是SAR图像应用的重要基础。单幅SAR图像要获得三维位置需要地球方程和DEM库的支撑，而利用两个及两个以上角度观测得到对同一场景的多角度SAR图像，则可通过联立定位方程的形式，求解得到图像目标点的三维位置，原理如图1所示。相较两景SAR三维定位，由多幅SAR图像形成的多基高比星载SAR三维定位具有更多定位方程，三维定位精度更高。

SAR图像几何定位模型，主要包括严密几何模型和通用几何模型两大类。严密几何模型主要是指最早由Brown[1Brown,W.E.Applications of SEASAT SAR digitallycorrelated imagery for sea ice dynamics.Amer Geophys Union SpringMeeting.Baltimore:IEEE.Vol.29.1981.]提出的距离多普勒定位模型(RD模型)。通用几何模型主要指有理多项式系数模型(RPC模型)，其由张过等[2Zhang,Guo,et al.Evaluationof the RPC Model for Spaceborne SAR Imagery.Photogrammetric EngineeringRemote Sensing76.6(2010):727-733.]从光学几何定位领域扩展到SAR领域。由于RPC模型具有与系统参数无关、形式统一的优点，在基高比的情况下的三维定位中得到广泛应用。然而，RPC模型参数的求解首先需要使用严密几何模型建立若干个虚拟目标点的地理空间坐标和对应的像方坐标，再根据这些目标点的坐标拟合出RPC模型的模型参数，也就是说，RPC模型本质上是严密几何模型的拟合，但此时模型中的每个参数的具体物理含义已经不明确，因此，该方法丢失了模型和误差源之间的直接关联，难以直接通过RPC模型进行误差分析。若将上述方法中RPC模型直接替换成RD模型进行求解，由于RD模型的距离方程描述的是成像时刻雷达天线相位中心与目标点之间的距离，而多普勒方程描述的是雷达天线相位中心与目标点之间的相对运动而产生的多普勒频移现象，二者表达的物理含义完全不同，同时RD模型中各项参数的大小及其误差大小也差异甚大，因此这两个方程在数值上相差甚远，不利于方程求解，尤其是在多基高比条件下求解结果非常不稳定、误差较大。综上所述，现有的方法在多基高比条件下难以兼顾模型的物理含义与求解的准确性。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种多基高比星载SAR三维定位RD方程优化配权方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种多基高比星载SAR三维定位RD方程优化配权方法，包括如下步骤：

第一步：基于RD模型构建多基高比条件下的RD方程组；

第二步：利用高斯牛顿方法将多基高比条件下的RD方程组转化为矩阵形式；

第三步：根据矩阵系数，以及RD模型和地球椭球方程，计算线性方程的归一化部分和经验加权部分，确定配权矩阵；

第四步：根据配权矩阵计算每步迭代的增量，更新目标点地理空间坐标；

第五步：重复第四步，直至迭代满足判停条件，即得最终的三维定位结果。