[发明专利]基于三重步进的GB‑SAR形变监测方法

摘要

本发明提供一种基于三重步进的GB‑SAR形变监测方法，雷达系统设计将一种基于三重步进的GB‑SAR用于形变测量第一重步进指采用步进频连续波信号，合成大的信号带宽，收发天线分离提高隔离度；第二重步进指将雷达安装在线性导轨上，以停‑走‑停方式步进运动，合成较大孔径提高方位分辨率，雷达在停止期发射和接收信号，避免运动期间收发信号带来的相位误差；第三重步进指雷达天线沿方位向依次步进转动，覆盖较宽的监测区域，不同天线位置的数据拼接后用做成像处理。对采集的数据的成像处理是基于GB‑SAR系统的回波信号特点进行的，不需要补偿脉冲间的瞬时斜距差，计算量相对较低，可以满足GB‑SAR系统实时性要求。

主权项

基于三重步进的GB‑SAR形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：数据采集步骤：雷达安装在线性导轨上以停‑走‑停方式步进运动，雷达天线沿方位向步进转动，雷达在进行每一次步进后停下来发射与接收一帧步进频率连续波信号；雷达工作在Ku波段；雷达天线沿方位向完成探测区域中全部位置的步进后，拼接雷达天线各方位向步进转动后获取的步进频率连续波信号完成一次成像数据采集；成像处理步骤：对每次采集的成像数据在方位向上快速傅里叶变换后进行距离徒动校正、方位匹配与距离向聚焦，最后在方位向上进行快速傅里叶逆变换得到二维成像图像；形变估计步骤：对二维成像图像顺序进行配准，再顺序冗余选择配准后的图像两两组成图像对；一组图像对包括一幅主图像与一幅副图像，一组图像对应生成一幅干涉图；对选择的干涉图的低噪声相位进行解缠，再对解缠后的干涉图进行相位估计，通过对所有解缠后干涉图的相位估计得到配准后的相对于第1幅图像的每幅二维成像图像的相位估计值；根据原始相位估计值是监测对象形变相位值与大气相位屏之和，在相位估计值上移除估计的大气相位屏得到监测对象形变相位值；进行相位估计的具体方法是：1)基于奇异值分解的最小二乘法求解：为第1幅二维成像图像配准后的相位估计值，为第i幅二维成像图像配准后的相位估计值，i＝2,…,P‑1，P为二维成像图像总数，表示第i幅配准后的二维成像图像作为主图像和第i‑1幅配准后的二维成像图像作为副图像形成的干涉图在解缠后的相位估计值；同时计算各干涉图在解缠后的相位估计对应的残差点其中，为解缠之前主图像U和副图像S配准后形成的干涉图的干涉相位，和是通过对解缠之后干涉图的进行的相位估计得到主图像U和副图像S配准后的相位估计值；2)将大于固定门限的残差点所对应的干涉图解缠后的相位估计值作为异常值，判断是存在异常值，如是进入步骤3)，如否将最新得到的相位估计结果作为最终的相位估计值；3)当首次处理异常值，则直接移除异常值后返回步骤1)进行新的相位估计；否则，分析异常值并对异常值进行校正、移除或保留处理后返回步骤1)进行新的相位估计；当异常值上一次计算的残差点与本次计算的残差点均是2π的倍数，则对该异常值进行校正或保留，否则移除该异常值；通过对异常值加或减2π的倍数对异常值进行校正。