[发明专利]综合总体参数的星载双天线SAR干涉定标器布放方法

摘要

综合总体参数的星载双天线SAR干涉定标器布放方法，基于干涉敏感度矩阵分析，充分利用总体设计给定的卫星轨道、SAR雷达系统等参数信息，给出敏感度矩阵的列满秩性对定标器布放的约束条件和定标器的布放规则；本发明将星载SAR覆盖性能分析和干涉敏感度矩阵分析相结合，使得干涉定标器布放规则的制订可以从总体设计阶段开始考虑，为后续定标工作提供重要的指导；本发明利用了卫星轨道要素等参数，所以实现了针对全球范围内各纬度区域的定标器布放规则分析，为全球DEM数据测量的工程实现提供了决策依据，具有重要的理论意义和工程实用价值。

主权项

1.综合总体参数的星载双天线SAR干涉定标器布放方法，其特征在于实现步骤如下：第一步，求解卫星过顶时间t₀；第二步，计算主天线波束在地面的覆盖情况，得到波束中心、近端波束线和远端波束线的地面瞄准点的经纬度，并计算测绘带宽度，具体计算为：(2.1)计算主天线波束中心瞄准点的经度Λ₀和纬度Φ₀；瞄准点经度Λ₀为：tanΛ0=ygoxgo---(17)]]>瞄准点纬度Φ₀为：sinΦ0=zgoxgo2+ygo2+zgo2---(18)]]>其中(x_go，y_go，z_go)为瞄准点在地固坐标系E_G中的坐标；(2.2)计算主天线近端波束线的地面瞄准点的经纬度(Λ_N，Φ_N)，远端波束线的地面瞄准点的经纬度(Λ_F，Φ_F)；近端波束线地面瞄准点的经度为：tanΛN=ygoNxgoN---(19)]]>近端波束线地面瞄准点的纬度为：sinΦN=zgoN(xgoN)2+(ygoN)2+(zgoN)2---(20)]]>其中是主天线近端波束线的地面瞄准点在地固坐标系E_G中的坐标矢量；远端波束线地面瞄准点的经度为：tanΛF=ygoFxgoF---(21)]]>远端波束线地面瞄准点的纬度为：sinΦF=zgoF(xgoF)2+(ygoF)2+(zgoF)2---(22)]]>其中是主天线远端波束线的地面瞄准点在地固坐标系E_G中的坐标矢量；(2.3)根据卫星过顶时刻对应的天线近端波束线和远端波束线地面瞄准点的经纬度计算测绘带的宽度W，W＝ψ_NF·R_e    (23)其中R_e表示本地地球半径；ψ_NF为天线近端波束线与远端波束线的地面瞄准点之间对应的地心夹角：ψ_NF＝arccos[sin(Φ_N)sin(Φ_F)+cos(Φ_N)cos(Φ_F)cos(Λ_F-A_N)]    (24)第三步，利用第二步求得的测绘带宽度W和卫星系统参数针对InSAR系统建立敏感度矩阵，所述卫星系统参数包括卫星高度H、基线长度B、基线倾角θ_b；根据对定标器布放的约束条件，求得定标器布放参数，所述布放参数包括定标器个数L、第一个定标器与星下点之间的地距d₁和定标器之间的地距间隔Δd，定标器布放参数计算步骤如下：(3.1)建立星载双天线干涉SAR的敏感度矩阵F，其中表示第个i定标器处的地面高程f对干涉参数X的敏感度，所述干涉参数X包括卫星高度H、主天线斜距r₁、基线长度B、基线倾角θ_b和干涉相位∂f∂H=H+Re-r1cosθ(H+Re)2+r12-2(H+Re)r1cosθ---(26)]]>∂f∂r1=1Re+h{(Re+H)·[(Δr2-B2)sinθ2Br1cos(θ-θb)-cosθ]+r1}---(27)]]>∂f∂B=(H+Re)·(B2+2r1·Δr+Δr2)sinθ2(Re+h)B2cos(θ-θb)---(28)]]>∂f∂θb=(H+Re)·r1sinθRe+h---(29)]]>其中R_e为本地地球半径，h为定标器处地面目标到地球椭球面的高度，θ为定标器处对应的主天线视角，Δr为主副天线到地面目标的斜距差，B为基线长度，θ_b为基线倾角，H为卫星高度，r₁为主天线斜距；(3.2)设在测绘带内沿距离向等间隔布放L个定标器，改变第一个定标器与星下点之间的地距d₁和各定标器之间的地距间隔Δd，采用数值分析方法计算(L，d₁，Δd)，在满足式(31)的条件下，使敏感度矩阵F的条件数C(F)最小；DN≤d1<DN+W/2max(DF+DN-2d12(L-1),Δdmin)<Δd≤DF-d1L-1---(31)]]>其中D_N表示测绘带近端地距，D_F表示测绘带远端地距，Δd_min表示式(26)-(30)中至少有一个不能在定标点处进行线性化表示的最小地距间隔；第四步，计算各定标器的经纬度；定标器的经度：tanΛGCP,i=ygixgi,i=1,···,L---(36)]]>定标器的纬度：sinΦGCP,i=zgixgi2+ygi2+zgi2,i=1,···,L---(37)]]>其中(x_gi，y_gi，z_gi)为第i个定标器在地固坐标系E_G下的坐标矢量。