CN103630898A - 对多基线干涉sar相位偏置进行估计的方法 - Google Patents

Abstract

本发明对多基线干涉SAR相位偏置进行估计的方法，根据干涉SAR的几何关系，建立地物目标高程与相位偏置的关系；在多基线干涉里建立一对天线构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}与另一对天线构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}的关系；以SAR成像时的参考高程或外部粗DEM来构建地物目标高程区间，对其等间隔划分M份，求取对应的φ_{off_kl}(h_i)与φ_{off_mn}(h_i)；对φ_{off_kl}和φ_{off_mn}线性拟合；对两个干涉构成的干涉组合中的J对同名点分别进行φ_{off_kl}与φ_{off_mn}的线性拟合；对多基线干涉中两两干涉构成的所有干涉组合中所有同名点的相位偏置进行线性拟合并组成线性方程组；利用加权最小二乘法求解线性方程组；用估计的相位偏置反演DEM，获得地物目标的高程，并以此高程为基础，缩小地物目标的高程区间，进行相位偏置的迭代估计。

Description

对多基线干涉SAR相位偏置进行估计的方法

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其是一种对多基线干涉合成孔径雷达进行相位偏置估计的方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种主动式二维高分辨成像雷达，其在距离向(波束照射方向)通过发射大时间带宽积的线性调频信号，采用脉冲压缩技术来获取高分辨率，在方位向(平台运动方向，通常与距离向垂直)利用目标和雷达的相对运动形成的轨迹来构成一个合成孔径来取代庞大的阵列实孔径来获取高分辨率。干涉合成孔径雷达(Interferometric SAR，InSAR)是指利用两部或多部不同位置处的合成孔径雷达对同一场景进行观测，并通过数据的后处理获取场景的高程信息。由干涉合成孔径雷达系统的回波数据获取场景数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)的主要步骤包括运动补偿、成像、配准、滤波、相位解缠、干涉定标、高程反演。多基线干涉合成孔径雷达技术是一种新型合成孔径雷达地面测绘技术，它可以获取比传统的单基线干涉合成孔径雷达测量更为精确地地面三维信息。与常规干涉合成孔径雷达测量技术相比，多基线干涉合成孔径雷达的信号处理方法能够克服或减少由于目标高度的陡峭变化、较大噪声干扰以及在获取具有相同斜距的散射点高度时带来的不利影响。如图1示出多基线干涉合成孔径雷达的几何关系图，其中H_i代表天线A_i的海拔高度；ρ_i代表天线A_i与海拔高度为h的目标的距离；θ_i代表天线A_i的下视角，下视角θ_i是ρ_i与H_i的夹角；B_ij和α_ij分别代表干涉的基线长度以及基线和水平线的夹角，i，j是各天线的序号，i，j＝1，2，3...N，且i≠j。

在干涉合成孔径雷达的干涉处理中，由两部天线回波数据产生的图像共轭复乘获取的干涉相位是模2π后的相位，采用相位展开的方法可以获取无缠绕的干涉相位。但该展开相位与绝对干涉相位仍相差一个2π的整数倍(此处忽略了系统可能引起的误差因子)，使得该相位值并不是与距离延迟成比例的绝对干涉相位。如果相位展开正确的话，在整个干涉图中这个整数就是一个固定的常数。有很多方法可以获取绝对干涉相位，目前采用最多的方法是利用地面控制点(Ground Control Points，GCPs)的测量高度和干涉几何关系，通过定标方法估计相位偏置。由该地面控制点的信息计算出相位偏置，从而整个图像的绝对干涉相位都可以确定。但干涉合成孔径雷达系统在实际的作业中，测绘场景中很可能无法布放地面控制点(两面角反射器、三面角反射器等)。因此，在缺少地面控制点的情况下，根据数据估计相位偏置显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种对多基线干涉SAR相位偏置进行估计的方法。

本发明所提出的一种对多基线干涉SAR进行相位偏置估计的方法，该估计方法包括以下步骤：

步骤S1：根据干涉合成孔径雷达的几何关系，建立地物目标高程与相位偏置的关系；

步骤S2：在多基线干涉里建立一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}与另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}的关系，且1≤k＜l≤N，1≤m＜n≤N，N为多基线干涉的天线总个数，N≥3；

步骤S3：以合成孔径雷达成像时的参考高程或外部粗场景数字高程模型来构建地物目标高程区间，把地物目标高程区间等间隔划分M份，求取每个高程对应的多基线干涉里的一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}(h_i)和另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}(h_i)，M为区间等间隔份数，M为自然数，h_i为第i区间的地物目标高程；

步骤S4：对多基线干涉里一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}和另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}进行线性拟合；

步骤S5：把多基线干涉里一对天线A_k和天线A_l构成的干涉与另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉进行组合形成干涉组合，然后对干涉组合中的J对同名点分别进行一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}与另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}的线性拟合，J为干涉组合中的同名点对数，且J≥2；

步骤S6：把多基线干涉里两两干涉构成的所有干涉组合中的所有同名点的相位偏置进行线性拟合并组成线性方程组LΦ＝B，其中L是由多基线干涉里两两干涉构成的所有干涉组合中的所有同名点的相位偏置进行线性拟合得到的线性系数构成的系数矩阵，Φ是由多基线干涉里两两天线构成的干涉的相位偏置构成的未知列向量，B是由多基线干涉里两两干涉构成的所有干涉组合中的所有同名点的相位偏置进行线性拟合得到的常数系数构成的列向量；

步骤S7：利用加权最小二乘法求解线性方程组获得多基线干涉里待估计的各个相位偏置，其中加权系数由同名点的等效相位标准差来决定；

步骤S8：利用估计的相位偏置反演场景数字高程模型，获得地物目标的高程，然后以获得地物目标的高程为基础，缩小地物目标的高程区间，进行相位偏置的迭代估计。

本发明基于同名点实现了多基线干涉合成孔径雷达中相位偏置的估计，与现有技术相比优点在于：

(1)本发明不需要在进行测绘时布放地面控制点，大大降低测绘工作量，提高干涉合成孔径雷达进行测绘的作业效率；

(2)本发明使得在对某些如荒山、沼泽等难以布放地面控制点的测区进行测绘时仍然能够精确估计相位偏置，获得高精度的场景数字高程模型DEM；

本发明方法能够在无地面控制点的情况下估计多基线干涉合成孔径雷达的相位偏置。

附图说明

图1是多基线干涉合成孔径雷达的几何关系图；

图2是本发明方法的流程图；

图3是干涉合成孔径雷达的几何关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图2示出本发明方法的流程图，本发明所提出的一种对多基线干涉合成孔径雷达进行相位偏置估计的方法包括以下步骤：

步骤S1，根据干涉合成孔径雷达的几何关系，建立地物目标高程h与相位偏置φ_off的关系；

干涉合成孔径雷达的几何关系如图3所示，假设天线A₁为主天线，则

φ_abs＝φ_unw+φ_off    (1)

${\mathrm{\ρ}}_2-{\mathrm{\ρ}}_1={\mathrm{\Δ\ρ}}_{12}=\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{abs}}---\left(2\right)$

${\mathrm{\ρ}}_2=\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_1^2+B_{12}^2-{2\mathrm{\ρ}}_1\·B_{12}\·\cos (90-{\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\α}}_{12})}$                             (3)

$=\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_1^2+B_{12}^2-{2\mathrm{\ρ}}_1\·B_{12}\·\sin ({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\α}}_{12})}$

h＝H₁-ρ₁cosθ₁    (4)

其中，φ_abs、φ_unw和φ_off分别表示绝对干涉相位、已解缠干涉相位和相位偏置；ρ₁和ρ₂分别表示主天线A₁和副天线A₂与某一地物目标的距离；λ为波长；Δρ₁₂为两天线与地物目标的斜距差；H₁为主天线A₁的海拔高度；h为地物目标的海拔高度；θ₁为下视角；B₁₂和α₁₂分别为基线长度和基线倾角；m为与天线工作模式有关的常数，当标准模式(一发双收)时，m＝0.5；当乒乓模式(一发一收)时，m＝1。

把式(1)-式(3)代入式(4)得

$h=H_1-\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_1^2+B_{12}^2-{2\mathrm{\ρ}}_1\·B_{12}\·\sin ({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\α}}_{12})}\cos {\mathrm{\θ}}_1+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_1\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{unw}}+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_1\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}}---\left(5\right)$

步骤S2，根据同一地物目标在不同干涉几何关系里的高程都相等，在多基线干涉里建立一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}与另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}的关系，其中A_k、A_l、A_m和A_n分别代表第k，l，m，n部天线，1≤k＜l≤N，1≤m＜n≤N，且k，l，m，n为自然数，且至少取3个不同值，N为多基线干涉的天线总个数；

由式(5)知

$h=H_k-\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_k^2+B_{\mathrm{kl}}^2-2{\mathrm{\ρ}}_k\·\sin ({\mathrm{\θ}}_k-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{kl}})}\cos {\mathrm{\θ}}_k+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_k\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{unw}\_\mathrm{kl}}+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_k\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{kl}}---\left(6\right)$

$h=H_m-\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_m^2+B_{\mathrm{mn}}^2-2{\mathrm{\ρ}}_m\·B_{\mathrm{mn}}\·\sin ({\mathrm{\θ}}_m-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{mn}})}\cos {\mathrm{\θ}}_m+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_m\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{unw}\_\mathrm{mn}}+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_m\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}---\left(7\right)$

其中，φ_{unw_kl}、ρ_k、H_k、θ_k、B_kl和α_kl表示一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的已解缠干涉相位、主天线A_k与某一地物目标的距离、主天线A_k的海拔高度、主天线A_k的下视角、基线长度和基线倾角；φ_{unw_mn}、ρ_m、H_m、θ_m、B_mn和α_mn表示另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的已解缠干涉相位、主天线A_m与某一地物目标的距离、主天线A_m的海拔高度、主天线A_m的下视角、基线长度和基线倾角；

令

$R_k=H_k-\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_k^2+B_{\mathrm{kl}}^2-2{\mathrm{\ρ}}_k\·B_{\mathrm{kl}}\·\sin ({\mathrm{\θ}}_k-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{kl}})}\cos {\mathrm{\θ}}_k+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_k\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{unw}\_\mathrm{kl}}---\left(8\right)$

$R_m=H_m-\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_m^2+B_{\mathrm{mn}}^2-2{\mathrm{\ρ}}_m\·B_{\mathrm{mn}}\·\sin ({\mathrm{\θ}}_m-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{mn}})}\cos {\mathrm{\θ}}_m+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_m\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{unw}\_\mathrm{mn}}---\left(9\right)$

则式(6)和式(7)化简为

$h=R_k+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_k\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{kl}}=R_m+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_m\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}---\left(10\right)$

其中R_k和R_m为中间变量。

进一步化简式(10)得

$\frac{\cos {\mathrm{\θ}}_m}{\cos {\mathrm{\θ}}_k}\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}+\frac{4\mathrm{m\π}}{\mathrm{\λ}}\frac{({-R}_k+R_m)}{\cos {\mathrm{\θ}}_k}={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{kl}}---\left(11\right)$

令线性系数 $K_{\mathrm{klmn}}=\frac{{\cos \mathrm{\θ}}_m}{\cos {\mathrm{\θ}}_k},$ 常数系数 $b_{\mathrm{klmn}}=\frac{4\mathrm{m\π}}{\mathrm{\λ}}\frac{({-R}_k+R_m)}{{\cos \mathrm{\θ}}_k},$ 则式(11)化简为

K_klmn·φ_{off_mn}+b_klmn＝φ_{off_kl}    (12)

步骤S3，以合成孔径雷达成像时地物目标的参考高程或外部的粗场景数字高程模型来构建地物目标高程区间[h_min，h_max]，把地物目标高程区间等间隔划分M份，求取此区间内每个高程h_i对应的多基线干涉里一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}(h_i)与另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}(h_i)，地物目标的参考高程或外部的粗场景数字高程模型中的高程h₀满足h_min≤h₀≤h_max；h₀为地物目标的参考高程或外部的粗场景数字高程模型中的高程，地物目标最小高程区间h_min，地物目标最大高程区间h_max。

如图3示出干涉合成孔径雷达的几何关系图，由图3可知，

${\cos \mathrm{\θ}}_1=\frac{H_1-h_i}{{\mathrm{\ρ}}_1}---\left(13\right)$

式(5)可以写成求取地物目标高程区间内每个高程h_i如下表示：

$h_i=H_1-\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_1^2+B_{12}^2-{2\mathrm{\ρ}}_1\·B_{12}\·\sin ({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\α}}_{12})}\cos {\mathrm{\θ}}_1+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_1\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{unw}}+\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{m\π}}\cos {\mathrm{\θ}}_1\·{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}}---\left(14\right)$

联合式(13)和式(14)即可分别求得多基线干涉里一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}(h_i)和另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}(h_i)。

步骤S4，根据步骤S3获得的多基线干涉里一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}(h_i)和另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}(h_i)，对φ_{unw_kl}和φ_{off_mn}的线性关系进行拟合，获得式(12)中关于φ_{unw_kl}和φ_{off_mn}的线性系数K_klmn和常数系数b_klmn；

假设地物目标高程h在区间[h_min，h_max]变化时，线性系数K_klmn和常数系数b_klmn都恒定不变，此时可以把φ_{off_kl}(h_i)看做φ_{off_mn}(h_i)的线性函数。因此，令

${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}\left(h_1\right),& 1\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}\left(h_2\right),& 1\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}\left(h_M\right),& 1\end{array}\right],$ ${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{kl}}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{kl}}\left(h_1\right)\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{kl}}\left(h_2\right)\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{kl}}\left(h_M\right)\end{array}\right],$ $X=\left[\begin{array}{c}{K}_{\mathrm{klmn}}\\ b_{\mathrm{klmn}}\end{array}\right]---\left(15\right)$

其中Φ_{off_mn}是由φ_{off_kl}(h_i)构成的已知系数矩阵；Φ_{off_kl}是由φ_{off_mn}(h_i)构成的列向量；x是由K_klmn和b_klmn构成的未知的列向量。

则

Φ_{off_mn}X＝Φ_{off_kl}    (16)即

$X={\left({\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}^T{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}\right)}^{-1}{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{mn}}^T{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{off}\_\mathrm{kl}}---\left(17\right)$

其中，T代表矩阵转置。

步骤S5，把多基线干涉里一对天线A_k和天线A_l构成的干涉与另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉进行组合形成干涉组合，然后对干涉组合中的J对同名点分别按照步骤S3和步骤S4进行相位偏置φ_{off_kl}与相位偏置φ_{off_mn}的线性拟合，(J为干涉组合中的同名点对数，且J≥2，)获得每一对同名点如同式(12)中的线性系数K_{klmn_j}和常数系数b_{klmn_j}(j＝1，2，…，J)；

步骤S6，在配置有N根天线的多基线干涉中可以构成d＝N(N-1)/2个干涉，每两个干涉又可以构成Q＝d(d-1)/2个干涉组合，按照步骤S3-S5获得个如式(12)所示的有关相位偏置的线性方程，把Q个线性方程组合起来可以写成关于Φ＝[φ_{off_12}，φ_{off_13}，…，φ_{off_(N-1)N}]^T(N之3)的线性方程组LΦ＝B，其中d为N根天线构成的干涉个数，Q为两两干涉构成的干涉组合个数，J_i为第i个干涉组合里的同名点对数，i为自然数且i＝1，2，…，Q)，B为由常数系数b_{klmn_j}构成的列向量，L为由线性系数K_{klmn_j}构成的矩阵，Φ为未知量；φ_{off_(N-1)N}为一对天线A_N-1和天线A_N构成的干涉的相位偏置。

下面以N＝3为例详细说明，当N＝3时，d＝N(N-1)/2＝3，Q＝d(d-1)/2＝3。此时，关于未知量Φ＝[φ_{off_12}，f_{off_13}，f_{off_23}]^T详细的线性方程组为：

$L=\left[\begin{array}{ccc}1,& {-K}_{1213\_1},& 0\\ 1,& {-K}_{1213\_2},& 0\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ 1,& {-K}_{1213\_J_1},& 0\\ 1,& 0,& {-K}_{1223\_1}\\ 1,& 0,& {-K}_{1223\_2}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ 1,& 0,& {-K}_{1223\_J_2}\\ 0,& 1,& {-K}_{1323\_1}\\ 0,& 1,& {-K}_{1323\_2}\\ .& .& .\\ .& .& .\\ .& .& .\\ 0,& 1,& {-K}_{1323\_J_3}\end{array}\right],$ $B=\left[\begin{array}{c}{b}_{1213\_1}\\ b_{1213\_2}\\ .\\ .\\ .\\ b_{1213\_J_1}\\ b_{1223\_1}\\ b_{1223\_2}\\ .\\ .\\ .\\ b_{1223\_J_2}\\ b_{1323\_1}\\ b_{1323\_2}\\ .\\ .\\ .\\ b_{1323\_J_3}\end{array}\right],$ $\mathrm{\Φ}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_12}\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_13}\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{off}\_23}\end{array}\right]---\left(18\right)$

其中K_{1213_1}、K_{1213_2}、

和b_{1213_1}、b_{1213_2}、分别为第1个干涉组合中第1对、第2对、第J₁对的同名点进行线性拟合的线性系数和常数系数，其中这个干涉组合由天线A₁和天线A₂构成的干涉与天线A₁和天线A₃构成的干涉进行组合，K_{1223_1}、K_{1223_2}、

和b_{1223_1}、b_{1223_2}、分别为第2个干涉组合中第1对、第2对、第J₂对的同名点进行线性拟合的线性系数和常数系数，其中这个干涉组合由天线A₁和天线A₂构成的干涉与天线A₂和天线A₃构成的干涉进行组合，_{K1323_1}、K_{1323_2}、

和b_{1323_1}、b_{1323_2}、分别为第3个干涉组合中第1对、第2对、第J₃对的同名点进行线性拟合的线性系数和常数系数，其中这个干涉组合由天线A₁和天线A₃构成的干涉与天线A₂和天线A₃构成的干涉进行组合，φ_{off_12}、φ_{off_13}、φ_{off_23}分别为天线A₁和天线A₂构成的干涉的相位偏置，天线A₁和天线A₃构成的干涉的相位偏置，天线A₂和天线A₃构成的干涉的相位偏置；这里只是以3根天线为例进行说明，当天线根数增加时，任然可以写成如LΦ＝B的线性方程组，只是其中L，Φ，B的行数或列数进行相应的增加。

步骤S7，利用加权最小二乘法求解如式(18)所示的线性方程组，即Φ＝(L^TwL)^-1L^TwB，其中加权系数w由同名点的等效干涉相位标准差来决定。

假设天线A_k和天线A_l构成的干涉与天线A_m和天线A_n构成的干涉中的第j对同名点在这两个干涉中的相干系数分别为γ_{kl_j}和γ_{mn_j}，则同名点在由这两个干涉构成的干涉组合中的等效相干系数为γ_{klmn_j}＝γ_{kl_j}·γ_{mn_j}。因此该同名点的等效干涉相位标准差

其中M为方位向多视视数。因此，加权系数w为由元素

构成的对角矩阵，其组合序列与线性方程组中B一致，即

步骤S8，为提高相位偏置的估计精度，利用估计的相位偏置进行场景数字高程模型反演，获得地物目标的高程，然后以此高程为基础，缩小地物目标的高程区间[h_min，h_max]，重复步骤S4-步骤S7进行相位偏置的迭代估计。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。

Claims (1)

1.一种对多基线干涉合成孔径雷达相位偏置进行估计的方法，其特征在于，该估计方法包括以下步骤：

步骤S1：根据干涉合成孔径雷达的几何关系，建立地物目标高程与相位偏置的关系；

步骤S2：在多基线干涉里建立一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}与另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}的关系，且1≤k＜l≤N，1≤m＜n≤N，N为多基线干涉的天线总个数，N≥3；

步骤S3：以合成孔径雷达成像时的参考高程或外部粗场景数字高程模型来构建地物目标高程区间，把地物目标高程区间等间隔划分M份，求取每个高程对应的多基线干涉里的一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}(h_i)和另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}(h_i)，M为区间等间隔份数，M为自然数，h_i为第i区间的地物目标高程；

步骤S4：对多基线干涉里一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}和另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}进行线性拟合；

步骤S5：把多基线干涉里一对天线A_k和天线A_l构成的干涉与另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉进行组合形成干涉组合，然后对干涉组合中的J对同名点分别进行一对天线A_k和天线A_l构成的干涉的相位偏置φ_{off_kl}与另一对天线A_m和天线A_n构成的干涉的相位偏置φ_{off_mn}的线性拟合，J为干涉组合中的同名点对数，且J≥2；

步骤S6：把多基线干涉里两两干涉构成的所有干涉组合中的所有同名点的相位偏置进行线性拟合并组成线性方程组LΦ＝B，其中L是由多基线干涉里两两干涉构成的所有干涉组合中的所有同名点的相位偏置进行线性拟合得到的线性系数构成的系数矩阵，Φ是由多基线干涉里两两天线构成的干涉的相位偏置构成的未知列向量，B是由多基线干涉里两两干涉构成的所有干涉组合中的所有同名点的相位偏置进行线性拟合得到的常数系数构成的列向量；

步骤S7：利用加权最小二乘法求解线性方程组获得多基线干涉里待估计的各个相位偏置，其中加权系数由同名点的等效相位标准差来决定；

步骤S8：利用估计的相位偏置反演场景数字高程模型，获得地物目标的高程，然后以获得地物目标的高程为基础，缩小地物目标的高程区间，进行相位偏置的迭代估计。

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