[发明专利]一种基于空间划分的多基地大气相位联合补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于空间划分的多基地大气相位联合补偿方法，使用本发明能够准确补偿多部雷达非独立的大气相位误差，有利于提高三维形变的测量精度，为滑坡灾害的预测预警和机理研究提供准确的三维形变数据。P部雷达分别获取到雷达图像后，对图像进行差分干涉处理和相位解缠，获取M个散射体的干涉相位，得到干涉相位矩阵Φ_P；构建信号传输空间，进行立方体划分，计算每部雷达与M个散射体的连线在各个立方体内的路径长度，获取路径矩阵L_P；设置大气延迟因子门限ΔT，获取约束条件；求解不等式约束条件下的线性最小二乘问题，估计出大气延迟因子向量计算多基地大气相位的估计值从Φ_P中减去以实现相位联合补偿。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达技术领域，具体地说，涉及一种基于空间划分的多基地大气相位联合补偿方法。

背景技术

滑坡灾害是地质灾害中发生频率最高和危害最大的一种。研究滑坡的触发机理并实现快速准确的临滑预报已经成为非常迫切的任务。但无论滑坡是由哪种因素诱发，在边坡宏观失稳之前，其表面通常会先发生微小位移。因此，获取坡体表面的形变信息，对于滑坡灾害的预测预警，以及深入研究边坡滑坡的触发机理，具有很重要的意义。

作为一种高精度的形变测量仪器，GB-InSAR(地基干涉合成孔径雷达)已经在形变监测领域得到了广泛的应用。GB-InSAR通常是基于差分干涉测量技术，通过对同一位置、不同时刻获取的两幅SAR图像进行差分干涉处理，基于相位信息来实现高精度的形变测量，其测量精度可以达到亚毫米量级。GB-InSAR测量误差的主要来源之一是大气相位，由于不同时刻气象条件的不同，电磁波在大气中传播的速度会发生改变，从而导致大气延时误差。

GB-InSAR的一个典型缺点是只能获取目标区域沿着雷达视线方向的一维形变信息。然而滑坡灾害的形成条件及影响因素很复杂，坡体不同区域的形变大小和方向不相同，一维形变无法准确的反映出坡体的真实形变状态。如果能够实现三维形变测量，将可以准确的分析坡体表面的真实形变状态，有利于实现滑坡灾害的预测预警。常规解决方案是采用至少三部GB-InSAR系统，从不同位置对目标场景进行同时观测，根据多个方向的一维形变来解算出三维形变。

在采用多部雷达来联合测量三维形变时，各部雷达均会受到大气延迟的影响，为保证三维形变测量精度，需要进行大气相位补偿。由于各部雷达是对同一场景进行同时观测，对于各部雷达而言，大气条件改变所带来的大气相位误差是彼此非独立且相关的。为保证大气相位的补偿准确度，需要将各部雷达的大气相位补偿问题统一起来进行解决，即多基地大气相位联合补偿问题。因此，目前亟需一种能够解决多基地大气相位联合补偿问题的方法，能够准确补偿多部雷达非独立的大气相位误差，保证三维形变测量精度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于空间划分的多基地大气相位联合补偿方法，能够实现多基地三维形变测量中大气相位误差的准确补偿。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

本发明提出一种基于空间划分的多基地大气相位联合补偿方法，包括如下步骤：

S1、采用P部雷达对观测场景进行观测，在各部雷达分别获取到一定数量的雷达图像后，对每一幅所述雷达图像进行图像的联合处理，得到M个散射体在一部雷达的一幅干涉相位图中的干涉相位，构成长度为M的向量；P个长度为M的向量联合构成干涉相位矩阵Φ_P。

S2、构建雷达信号到观测场景的三维信号传输空间，针对三维信号传输空间进行立方体划分，共划分为K个立方体，其中每个立方体内的大气折射率变化相同。

计算每部雷达与各个散射体的连线在各个立方体内的路径长度，获取路径矩阵L_P。

S3、设定任意一对连通立方体之间的大气延迟因子之差不能超过预设的大气延迟因子门限，据此构建约束条件。