[发明专利]一种无控制点的干涉SAR基线矢量估计方法

摘要

本发明提出一种无控制点的干涉SAR基线矢量估计方法，包含：S1、根据干涉SAR几何关系，建立基线矢量误差与地物目标高程重建误差的关系；S2、分别建立基线长度和基线倾角随着方位向时间的数学模型；S3、在两次飞行的重叠区域，基于地物目标真实高度不变建立两次干涉测高过程中基线矢量误差之间的关系，获得关于基线矢量误差的线性方程组；S4、引入权值来区分重叠区域中不同点处的相位质量差异，该权值与相干系数和位置分布相关；S5、利用加权最小二乘法求解线性方程组，获得估计的基线矢量误差；S6、在原始基线矢量基础上叠加估计的基线矢量误差即为最终的基线矢量，利用其进行DEM高程的高精度重建。其优点是：实现了无控制点情况干涉SAR基线矢量估计。

主权项

1.一种无控制点的干涉SAR基线矢量估计方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、根据干涉SAR几何关系，建立基线矢量误差与地物目标高程重建误差的关系；所述的步骤S1具体包含：根据SAR的几何关系，设H为主天线A₁的高度，主天线A₁和副天线A₂之间的基线长度为B，基线倾角为α；点P为干涉测高区域中的一点，其高程为h；主天线A₁与点P之间的斜距为r，且其与垂直方向的夹角为θ；由干涉测高原理得到：(r+Δr)²＝r²+B²+2rBsin(θ‑α)              (1)h＝H‑rcosθ                     (3)式中，λ为波长，Δr为主天线A₁和副天线A₂与点P之间斜距的差值；Δφ为主天线A₁和副天线A₂与点P之间的斜距差引起的相位差；联合求解上述三个方程得到地物目标的高程；对式(3)求基线矢量的偏导数，可得：建立基线矢量误差与高程重建误差之间的关系为：其中，h_obs为干涉SAR反演得到的目标高程；S2、分别建立基线长度和基线倾角随着方位向时间的数学模型，并代入根据基线矢量误差与地物目标高程重建误差的关系中；所述的步骤S2具体包含：建立基线长度和基线倾角随方位向时间的数学模型：ΔB(t)＝ΔB₀+mt                   (7)Δα(t)＝Δα₀+nt                   (8)其中，ΔB₀和Δα₀分别为基线长度常数误差和基线倾角常数误差，t为方位向时间；ΔB(t)和Δα(t)分别为基线长度和基线倾角随着时间变化的误差，m和n分别为基线长度误差和基线倾角误差随着时间变化的系数值；根据式(7)、(8)将式(6)改写为：S3、在两次飞行的重叠区域，基于地物目标真实高度不变建立两次干涉测高过程中基线矢量误差之间的关系，结合步骤S2的结果获得关于基线矢量误差的线性方程组；所述的步骤S3具体包含：对于某一测绘区域，利用干涉SAR对其进行作业两次，根据式(9)分别获得干涉基线矢量误差与高程重建误差之间的关系，即：将地物目标的高程认为是不变的，由式(11)和(12)得到：对重叠区域内K个同名点分别按照式(12)建立方程，可以得到如下线性方程组：Δh＝Ax                      (13)其中，x＝[ΔB₀₁ m₁ Δα₀₁ n₁ ΔB₀₂ m₂ Δα₀₂ n₂]^T          (15)S4、通过引入权值来区分重叠区域中不同点处的相位质量差异，该权值与相干系数和位置分布相关；S5、根据步骤S3和步骤S4的结果利用加权最小二乘法求解线性方程组，获得估计的基线矢量误差；S6、在原始基线矢量基础上叠加估计的基线矢量误差即为最终的基线矢量，利用其进行DEM高程的高精度重建。