CN108562882B - 一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统 - Google Patents

一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108562882B
CN108562882B CN201810644872.XA CN201810644872A CN108562882B CN 108562882 B CN108562882 B CN 108562882B CN 201810644872 A CN201810644872 A CN 201810644872A CN 108562882 B CN108562882 B CN 108562882B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
atmospheric
calibrated
model
delay correction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810644872.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN108562882A (zh
Inventor
张过
邓明军
赵瑞山
徐凯
郭风成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN201810644872.XA priority Critical patent/CN108562882B/zh
Publication of CN108562882A publication Critical patent/CN108562882A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108562882B publication Critical patent/CN108562882B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904—SAR modes
    • G01S13/9058—Bistatic or multistatic SAR
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques

Abstract

本发明涉及一种星载SAR影像几何交叉定标方法和系统，包括步骤1)，建立待标定影像的大气延迟改正模型；步骤2)，建立待标定影像的几何定标模型；步骤3)，从待标定影像和基准影像上选取若干对同名点；步骤4，根据待标定影像成像时间，利用NCEP提供的全球大气数据和欧洲定轨中心(CODE)提供的电离层电子含量分布数据，通过步骤1)建立的大气延迟改正模型计算待标定影像的大气延迟改正值；步骤5)，利用步骤3)获取的若干对同名点和步骤4)得到的大气延迟改正值代入步骤2)的建立的几何定标模型，完成几何定标参数解算。采用本发明可以实现SAR卫星的常态化、短周期几何定标，不需要在地面提前布设靶标，大大节约了人力和财力成本。

Description

一种星载SAR影像几何交叉定标方法和系统
技术领域
本发明涉及一种几何定标方法，特别是一种星载SAR(Synthetic ApertureRadar)影像几何交叉定标方法和系统。
背景技术
几何定标是指利用地面高精度控制数据精确标定星上成像几何参数，对卫星影像的几何精度提升具有重要意义。
传统的几何定标方法依赖于几何定标场的高精度控制数据，因此，卫星发射后，需要收集定标场区域的影像完成几何定标，只有当卫星成功获取到定标场区域影像才能进行几何定标，这无法满足卫星常态化、快速几何定标需求。另外，固定可用的几何定标场数量过少，卫星对定标场的拍摄频次过低，无法利用定标技术监测星上几何成像参数的变化，导致卫星产品精度降低。
发明内容
因此，针对上述问题，本发明的目的在于提供一种不依赖地面控制数据的几何交叉定标方法，在相近入射角情况下，基于同名点定位一致性约束来实现几何交叉定标，解决SAR卫星的快速精确标定及短周期标定难题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种星载SAR影像几何交叉定标方法，其具体包括以下步骤：
步骤1)，建立待标定影像的大气延迟改正模型；
步骤2)，建立待标定影像的几何定标模型；
步骤3)，从待标定影像和基准影像上选取若干对同名点；
步骤4，根据待标定影像成像时间，利用NCEP提供的全球大气数据和欧洲定轨中心(CODE)提供的电离层电子含量分布数据，通过步骤1)建立的大气延迟改正模型计算待标定影像的大气延迟改正值；
步骤5)，利用步骤3)获取的若干对同名点和步骤4)得到的大气延迟改正值代入步骤2)的建立的几何定标模型，完成几何定标参数解算。
进一步的，所述步骤1)中，建立大气延迟改正模型的具体实现方式如下；
①利用美国国家环境预报中心(NCEP)提供的全球大气数据，从中获取影像区域的干大气压强Pd，地面温度T，经验常数k1，确定干大气延迟分量：
Figure BDA0001703277450000021
②根据NCEP大气数据，从中获取影像区域的湿大气压强Pw和地面温度T，经验常数k2，经验常数k3，确定湿大气延迟分量：
Figure BDA0001703277450000022
③根据影像辅助文件中提供的雷达信号频率f、欧洲定轨中心(CODE)提供的天顶方向电子含量tec和经验常数k4计算电离层天顶方向延迟分量：
Figure BDA0001703277450000023
④确定映射函数形式为：
Figure BDA0001703277450000024
其中，m(ε)是与入射角ε相关的映射函数；
⑤将步骤①确定的干大气延迟分量Δdry、步骤②确定的湿大气延迟分量Δwet、步骤③确定的电离层延迟改正、步骤④确定的映射函数代入大气延迟改正模型，得到大气延迟改正模型为：
Figure BDA0001703277450000031
进一步的，所述步骤2)中，建立待标定影像的几何定标模型的具体实现方式如下；
①根据距离-多普勒定位模型的反算方法确定目标点成像时的距离向快时间tr和方位向慢时间ta；
②从影像提供的辅助文件中确定该定标景影像的距离向起始时间的测量值tr0和方位向起始时间的测量值ta0；
③通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式确定目标点的像平面列坐标x和像平面行坐标y，建立待标定影像的几何定标模型为：
Figure BDA0001703277450000032
式中，tdelay为大气延迟改正值，Δtr是距离向斜距改正参数，Δta是方位向时间改正参数，fs是雷达采样频率，prf是脉冲重复频率。
进一步的，所述步骤4)中，通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式从待标定影像和基准影像上选取同名点(x,y)和(x',y')，同名点的对数大于3。
进一步的，所述步骤5)中解算几何定标参数的具体实现方式如下，
利用基准影像距离多普勒模型及SRTM-DEM数据通过迭代计算(x',y')对应的地面坐标(X,Y,Z)，则得到待标定卫星影像目标点(x,y,X,Y,Z)，其中(x,y)和(x',y')分别为待标定影像和基准影像上的同名点，几何定标模型可以写成如下形式：
Figure BDA0001703277450000041
对上式建立误差方程如下：
V＝BX-L
其中，
Figure BDA0001703277450000042
X＝[dΔtr,dΔta]T,
Figure BDA0001703277450000043
利用步骤3)获取的若干对同名点和步骤4)得到的大气延迟改正值代入步骤2)的建立的几何定标模型，根据式(7)，采用最小二乘法，解算距离向斜距改正参数Δtr和方位向时间改正参数Δta。
本发明还提供一种星载SAR影像几何交叉定标系统，包括如下模块：
大气延迟改正模型建立模块，用于建立待标定影像的大气延迟改正模型；
几何定标模型建立模块，用于建立待标定影像的几何定标模型；
同名点选取模块，用于从待标定影像和基准影像上选取若干对同名点；
大气延迟改正值计算模块，用于根据待标定影像成像时间，利用NCEP提供的全球大气数据和欧洲定轨中心(CODE)提供的电离层电子含量分布数据，通过步骤1)建立的大气延迟改正模型计算待标定影像的大气延迟改正值；
几何定标参数解算模块，用于利用同名点选取模块中获取的若干对同名点和大气延迟改正值计算模块中得到的大气延迟改正值代入几何定标模型建立模块中建立的几何定标模型，完成几何定标参数解算。
进一步的，所述大气延迟改正模型建立模块中，建立大气延迟改正模型的具体实现方式如下；
①利用美国国家环境预报中心(NCEP)提供的全球大气数据，从中获取影像区域的干大气压强Pd，地面温度T，经验常数k1确定干大气延迟分量：
Figure BDA0001703277450000051
②根据NCEP大气数据，从中获取影像区域的湿大气压强Pw和地面温度T，经验常数k2，经验常数k3确定湿大气延迟分量：
Figure BDA0001703277450000052
③根据影像辅助文件中提供的雷达信号频率f、欧洲定轨中心(CODE)提供的天顶方向电子含量tec和经验常数k4计算电离层天顶方向延迟分量：
Figure BDA0001703277450000053
④确定映射函数形式为：
Figure BDA0001703277450000054
其中，m(ε)是与入射角ε相关的映射函数；
⑤将步骤①确定的干大气延迟分量Δdry、步骤②确定的湿大气延迟分量Δwet、步骤③确定的电离层延迟改正、步骤④确定的映射函数代入大气延迟改正模型，得到大气延迟改正模型为：
Figure BDA0001703277450000061
进一步的，所述几何定标模型建立模块中，建立待标定影像的几何定标模型的具体实现方式如下；
①根据距离-多普勒定位模型的反算方法确定目标点成像时的距离向快时间tr和方位向慢时间ta；
②从影像提供的辅助文件中确定该定标景影像的距离向起始时间的测量值tr0和方位向起始时间的测量值ta0；
③影像匹配的方式或者人工刺点的方式确定目标点的像平面列坐标x和像平面行坐标y，建立待标定影像的几何定标模型为：
Figure BDA0001703277450000062
式中，tdelay为大气延迟改正值，Δtr是距离向斜距改正参数，Δta是方位向时间改正参数，fs是雷达采样频率，prf是脉冲重复频率。
进一步的，所述同名点选取模块中，通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式从待标定影像和基准影像上选取同名点(x,y)和(x',y')，同名点的对数大于3。
进一步的，所述几何定标参数解算模块中解算几何定标参数的具体实现方式如下，
利用基准影像距离多普勒模型及SRTM-DEM数据通过迭代计算(x',y')对应的地面坐标(X,Y,Z)，则得到待标定卫星影像目标点(x,y,X,Y,Z)，其中(x,y)和(x',y')分别为待标定影像和基准影像上的同名点，几何定标模型可以写成如下形式：
Figure BDA0001703277450000071
对上式建立误差方程如下：
V＝BX-L
其中，
Figure BDA0001703277450000072
X＝[dΔtr,dΔta]T,
Figure BDA0001703277450000073
利用步骤3)获取的若干对同名点和步骤4)得到的大气延迟改正值代入步骤2)的建立的几何定标模型，根据式(7)，采用最小二乘法，解算距离向斜距改正参数Δtr和方位向时间改正参数Δta。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明是通过基准影像和待标定影像的配准来获取待标定影像几何定标参数解算所需的控制点，不需要依赖地面定标场的控制数据。2、采用本发明可以对星上成像参数进行定期监测，提高影像几何定位精度。3、采用本发明可以实现SAR卫星的常态化、短周期几何定标，不需要在地面提前布设靶标，大大节约了人力和财力成本。
附图说明
图1为本发明流程图。
图2为同名点两次成像示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明星载SAR影像几何交叉定标方法，具体包括以下步骤：
1)建立待标定影像大气延迟改正模型；电磁波信号在大气中传播遵循Fermat定律，即信号在空间任意两点之间传播时间最小化。已知雷达观测信号在大气中传播速度v、折射率n与真空中的光速c的关系有n＝c/v，由此可推得在大气中雷达观测信号发射到地面z点的传播时延为：
Figure BDA0001703277450000081
大气延迟改正模型多写成大气天顶延迟和高度角相关映射函数的乘积：
Figure BDA0001703277450000082
其中，n(z)为天顶方向大气折射率，m(ε)是与入射角ε相关的映射函数。
采用以下步骤计算大气天顶延迟：
①利用美国国家环境预报中心(NCEP)提供的全球大气数据，从中获取影像区域的干大气压强Pd，地面温度T，经验常数k1，确定干大气延迟分量：
Figure BDA0001703277450000083
②根据NCEP大气数据，从中获取影像区域的湿大气压强Pw和地面温度T，经验常数k2，经验常数k3，确定湿大气延迟分量：
Figure BDA0001703277450000084
③根据影像辅助文件中提供的雷达信号频率f、欧洲定轨中心(CODE)提供的天顶方向电子含量tec和经验常数k4计算电离层天顶方向延迟分量：
Figure BDA0001703277450000091
④确定映射函数形式为：
Figure BDA0001703277450000092
其中，m(ε)是与入射角ε相关的映射函数
⑤将步骤①确定的干大气延迟分量Δdry、步骤②确定的湿大气延迟分量Δwet、步骤③确定的电离层延迟改正、步骤④确定的映射函数代入大气延迟改正模型，得到大气延迟改正模型为：
Figure BDA0001703277450000093
2)建立待标定影像的几何定标模型
①根据距离-多普勒定位模型的反算方法确定目标点成像时的距离向快时间tr和方位向慢时间ta；
②从影像提供的辅助文件中确定该定标景影像的距离向起始时间的测量值tr0和方位向起始时间的测量值ta0；
③通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式确定目标点的像平面列坐标x和像平面行坐标y；建立待标定影像的几何定标模型为：
Figure BDA0001703277450000101
式中，tdelay为大气延迟改正值，Δtr是距离向斜距改正参数，Δta是方位向时间改正参数，fs是雷达采样频率，prf是脉冲重复频率。
3)获取同名点对
通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式从待标定影像和基准影像上选取3对以上同名点(x,y)和(x',y')，同名点两次成像的示意图如图2所示，θ1，θ2分别为待标定影像和基准影像的入射角，Δr1,Δr2分别为高程误差Δh在待标定影像和基准影像上的投影，Δs为待标定影像和基准影像的高程投影差之差。
4)大气延迟改正值计算
根据待标定影像成像时间，利用National Centers for EnvironmentalPrediction(NCEP)提供的全球大气数据和欧洲定轨中心(CODE)提供的电离层电子含量分布数据，根据步骤1)建立的大气延迟改正模型计算待标定影像的大气延迟改正值tdelay。
5)定标参数解算
利用基准影像距离多普勒模型及SRTM-DEM数据通过迭代计算(x',y')对应的地面坐标(X,Y,Z)，则得到待标定卫星影像控制点(x,y,X,Y,Z)，几何定标模型可以写成如下形式：
Figure BDA0001703277450000111
对上式建立误差方程如下：
V＝BX-L
其中，
Figure BDA0001703277450000112
X＝[dΔtr,dΔta]T,
Figure BDA0001703277450000113
利用获取的若干对同名点和步骤4)得到的大气延迟改正值代入步骤2)的建立的几何定标模型，根据式(7)，采用最小二乘法，解算距离向斜距改正参数Δtr和方位向时间改正参数Δta。
本发明实施例还提供一种星载SAR影像几何交叉定标系统，包括如下模块：
大气延迟改正模型建立模块，用于建立待标定影像的大气延迟改正模型；
几何定标模型建立模块，用于建立待标定影像的几何定标模型；
同名点选取模块，用于从待标定影像和基准影像上选取若干对同名点；
大气延迟改正值计算模块，用于根据待标定影像成像时间，利用NCEP提供的全球大气数据和欧洲定轨中心(CODE)提供的电离层电子含量分布数据，通过步骤1)建立的大气延迟改正模型计算待标定影像的大气延迟改正值；
几何定标参数解算模块，用于利用同名点选取模块中获取的若干对同名点和大气延迟改正值计算模块中得到的大气延迟改正值代入几何定标模型建立模块中建立的几何定标模型，完成几何定标参数解算。
其中，所述大气延迟改正模型建立模块中，建立大气延迟改正模型的具体实现方式如下；
①利用美国国家环境预报中心(NCEP)提供的全球大气数据，从中获取影像区域的干大气压强Pd，地面温度T，经验常数k1确定干大气延迟分量：
Figure BDA0001703277450000121
②根据NCEP大气数据，从中获取影像区域的湿大气压强Pw和地面温度T，经验常数k2，经验常数k3确定湿大气延迟分量：
Figure BDA0001703277450000122
③根据影像辅助文件中提供的雷达信号频率f、欧洲定轨中心(CODE)提供的天顶方向电子含量tec和经验常数k4计算电离层天顶方向延迟分量：
Figure BDA0001703277450000123
④确定映射函数形式为：
Figure BDA0001703277450000124
其中，m(ε)是与入射角ε相关的映射函数；
⑤将步骤①确定的干大气延迟分量Δdry、步骤②确定的湿大气延迟分量Δwet、步骤③确定的电离层延迟改正、步骤④确定的映射函数代入大气延迟改正模型，得到大气延迟改正模型为：
Figure BDA0001703277450000131
其中，所述几何定标模型建立模块中，建立待标定影像的几何定标模型的具体实现方式如下；
①根据距离-多普勒定位模型的反算方法确定目标点成像时的距离向快时间tr和方位向慢时间ta；
②从影像提供的辅助文件中确定该定标景影像的距离向起始时间的测量值tr0和方位向起始时间的测量值ta0；
③影像匹配的方式或者人工刺点的方式确定目标点的像平面列坐标x和像平面行坐标y，建立待标定影像的几何定标模型为：
Figure BDA0001703277450000132
式中，tdelay为大气延迟改正值，Δtr是距离向斜距改正参数，Δta是方位向时间改正参数，fs是雷达采样频率，prf是脉冲重复频率。
其中，所述同名点选取模块中，通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式从待标定影像和基准影像上选取同名点(x,y)和(x',y')，同名点的对数大于3。
其中，所述几何定标参数解算模块中解算几何定标参数的具体实现方式如下，
利用基准影像距离多普勒模型及SRTM-DEM数据通过迭代计算(x',y')对应的地面坐标(X,Y,Z)，则得到待标定卫星影像目标点(x,y,X,Y,Z)，其中(x,y)和(x',y')分别为待标定影像和基准影像上的同名点，几何定标模型可以写成如下形式：
Figure BDA0001703277450000141
对上式建立误差方程如下：
V＝BX-L
其中，
Figure BDA0001703277450000142
X＝[dΔtr,dΔta]T,
Figure BDA0001703277450000143
利用步骤3)获取的若干对同名点和步骤4)得到的大气延迟改正值代入步骤2)的建立的几何定标模型，根据式(7)，采用最小二乘法，解算距离向斜距改正参数Δtr和方位向时间改正参数Δta。
各模块和各步骤的实现方式相对应，本发明不予撰述。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种星载SAR影像几何交叉定标方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)，建立待定标影像的大气延迟改正模型；
步骤2)，建立待定标影像的几何定标模型，具体实现方式如下；
①根据距离-多普勒定位模型的反算方法确定目标点成像时的距离向快时间tr和方位向慢时间ta；
②从影像提供的辅助文件中确定该定标景影像的距离向起始时间的测量值tr0和方位向起始时间的测量值ta0；
③通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式确定目标点的像平面列坐标x和像平面行坐标y，建立待定标影像的几何定标模型为：
Figure FDA0002373583860000011
式中，tdelay为大气延迟改正值，Δtr是距离向斜距改正参数，Δta是方位向时间改正参数，fs是雷达采样频率，prf是脉冲重复频率；
步骤3)，从待定标影像和基准影像上选取若干对同名点；
步骤4)，根据待定标影像成像时间，利用NCEP提供的全球大气数据和欧洲定轨中心提供的电离层电子含量分布数据，通过步骤1)建立的大气延迟改正模型计算待定标影像的大气延迟改正值；
步骤5)，利用步骤3)获取的若干对同名点和步骤4)得到的大气延迟改正值代入步骤2)的建立的几何定标模型，完成几何定标参数解算；
所述步骤5)中解算几何定标参数的具体实现方式如下，
利用基准影像距离多普勒模型及SRTM-DEM数据通过迭代计算(x',y')对应的地面坐标(X,Y,Z)，则得到待定标卫星影像目标点(x,y,X,Y,Z)，其中(x,y)和(x',y')分别为待定标影像和基准影像上的同名点，几何定标模型写成如下形式：
Figure FDA0002373583860000021
对上式建立误差方程如下：
V＝BX-L
其中，
Figure FDA0002373583860000022
X＝[dΔtr,dΔta]T,
Figure FDA0002373583860000023
利用步骤3)获取的若干对同名点和步骤4)得到的大气延迟改正值代入步骤2)的建立的几何定标模型，根据式(7)，采用最小二乘法，解算距离向斜距改正参数Δtr和方位向时间改正参数Δta。
2.如权利要求1所述的一种星载SAR影像几何交叉定标方法，其特征在于：所述步骤1)中，建立大气延迟改正模型的具体实现方式如下；
①利用美国国家环境预报中心提供的全球大气数据，从中获取影像区域的干大气压强Pd，地面温度T，经验常数k1，确定干大气延迟分量：
Figure FDA0002373583860000031
②根据NCEP大气数据，从中获取影像区域的湿大气压强Pw和地面温度T，经验常数k2，经验常数k3，确定湿大气延迟分量：
Figure FDA0002373583860000032
③根据影像辅助文件中提供的雷达信号频率f、欧洲定轨中心提供的天顶方向电子含量tec和经验常数k4计算电离层天顶方向延迟分量：
Figure FDA0002373583860000033
④确定映射函数形式为：
Figure FDA0002373583860000034
其中，m(ε)是与入射角ε相关的映射函数；
⑤将步骤①确定的干大气延迟分量Δdry、步骤②确定的湿大气延迟分量Δwet、步骤③确定的电离层天顶方向延迟分量、步骤④确定的映射函数代入大气延迟改正模型，得到大气延迟改正模型为：
Figure FDA0002373583860000035
3.如权利要求1所述的一种星载SAR影像几何交叉定标方法，其特征在于：所述步骤4)中，通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式从待定标影像和基准影像上选取同名点(x,y)和(x',y')，同名点的对数大于3。
4.一种星载SAR影像几何交叉定标系统，其特征在于，包括如下模块：
大气延迟改正模型建立模块，用于建立待定标影像的大气延迟改正模型；
几何定标模型建立模块，用于建立待定标影像的几何定标模型，具体实现方式如下；
①根据距离-多普勒定位模型的反算方法确定目标点成像时的距离向快时间tr和方位向慢时间ta；
②从影像提供的辅助文件中确定该定标景影像的距离向起始时间的测量值tr0和方位向起始时间的测量值ta0；
③通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式确定目标点的像平面列坐标x和像平面行坐标y，建立待定标影像的几何定标模型为：
Figure FDA0002373583860000041
式中，tdelay为大气延迟改正值，Δtr是距离向斜距改正参数，Δta是方位向时间改正参数，fs是雷达采样频率，prf是脉冲重复频率；
同名点选取模块，用于从待定标影像和基准影像上选取若干对同名点；
大气延迟改正值计算模块，用于根据待定标影像成像时间，利用NCEP提供的全球大气数据和欧洲定轨中心提供的电离层电子含量分布数据，通过步骤1)建立的大气延迟改正模型计算待定标影像的大气延迟改正值；
几何定标参数解算模块，用于利用同名点选取模块中获取的若干对同名点和大气延迟改正值计算模块中得到的大气延迟改正值代入几何定标模型建立模块中建立的几何定标模型，完成几何定标参数解算；
所述几何定标参数解算模块中解算几何定标参数的具体实现方式如下，
利用基准影像距离多普勒模型及SRTM-DEM数据通过迭代计算(x',y')对应的地面坐标(X,Y,Z)，则得到待定标卫星影像目标点(x,y,X,Y,Z)，其中(x,y)和(x',y')分别为待定标影像和基准影像上的同名点，几何定标模型可以写成如下形式：
Figure FDA0002373583860000051
对上式建立误差方程如下：
V＝BX-L
其中，
Figure FDA0002373583860000052
X＝[dΔtr,dΔta]T,
Figure FDA0002373583860000053
利用步骤3)获取的若干对同名点和步骤4)得到的大气延迟改正值代入步骤2)的建立的几何定标模型，根据式(7)，采用最小二乘法，解算距离向斜距改正参数Δtr和方位向时间改正参数Δta。
5.如权利要求4所述的一种星载SAR影像几何交叉定标系统，其特征在于：所述大气延迟改正模型建立模块中，建立大气延迟改正模型的具体实现方式如下；
①利用美国国家环境预报中心提供的全球大气数据，从中获取影像区域的干大气压强Pd，地面温度T，经验常数k1确定干大气延迟分量：
Figure FDA0002373583860000061
②根据NCEP大气数据，从中获取影像区域的湿大气压强Pw和地面温度T，经验常数k2，经验常数k3确定湿大气延迟分量：
Figure FDA0002373583860000062
③根据影像辅助文件中提供的雷达信号频率f、欧洲定轨中心提供的天顶方向电子含量tec和经验常数k4计算电离层天顶方向延迟分量：
Figure FDA0002373583860000063
④确定映射函数形式为：
Figure FDA0002373583860000064
其中，m(ε)是与入射角ε相关的映射函数；
⑤将步骤①确定的干大气延迟分量Δdry、步骤②确定的湿大气延迟分量Δwet、步骤③确定的电离层天顶方向延迟分量、步骤④确定的映射函数代入大气延迟改正模型，得到大气延迟改正模型为：
Figure FDA0002373583860000065
6.如权利要求4所述的一种星载SAR影像几何交叉定标系统，其特征在于：所述同名点选取模块中，通过影像匹配的方式或者人工刺点的方式从待定标影像和基准影像上选取同名点(x,y)和(x',y')，同名点的对数大于3。
CN201810644872.XA 2018-06-21 2018-06-21 一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统 Active CN108562882B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810644872.XA CN108562882B (zh) 2018-06-21 2018-06-21 一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810644872.XA CN108562882B (zh) 2018-06-21 2018-06-21 一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108562882A CN108562882A (zh) 2018-09-21
CN108562882B true CN108562882B (zh) 2020-04-10

Family

ID=63554080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810644872.XA Active CN108562882B (zh) 2018-06-21 2018-06-21 一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108562882B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109597040B (zh) * 2018-12-28 2023-07-18 武汉大学 一种星载sar影像无场几何定标方法
CN110030968B (zh) * 2019-04-16 2020-07-10 武汉大学 一种基于星载立体光学影像的地面遮挡物仰角测量方法
CN110954302B (zh) * 2019-11-08 2021-07-13 航天东方红卫星有限公司 一种基于同平台交叉定标的光谱匹配因子确定方法
CN111310309A (zh) * 2020-01-20 2020-06-19 中国矿业大学 一种基于无人机热红外影像温度反演校正方法
CN112305510B (zh) * 2020-09-22 2022-12-13 江苏师范大学 一种基于dem匹配的合成孔径雷达影像几何定标方法
CN113759330B (zh) * 2021-08-22 2023-12-15 北京化工大学 一种sar交叉定标参考目标选择方法
CN116184341B (zh) * 2023-04-27 2023-08-29 中科星图测控技术股份有限公司 一种星座内sar载荷交叉辐射定标方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105301570B (zh) * 2015-10-20 2017-07-14 中国科学院电子学研究所 一种机载顺轨干涉sar系统的外场定标方法
CN107367716B (zh) * 2017-07-04 2019-09-10 武汉大学 一种高精度星载sar几何定标方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108562882A (zh) 2018-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108562882B (zh) 一种星载sar影像几何交叉定标方法和系统
CN104898100B (zh) 基于弱布设角反射器的机载sar辐射外定标处理方法
CN109597040B (zh) 一种星载sar影像无场几何定标方法
CN109752696B (zh) 一种高分辨率合成孔径雷达卫星图像中角反射器rcs校正方法
CN108717181B (zh) 一种新型室外场静态rcs前置联动标校测试方法
CN111638521B (zh) 一种成像高度计遥感数据的海面风速反演方法
CN110865346B (zh) 一种基于直接定位算法的星载sar时间参数标定方法
CN102866393B (zh) 一种基于pos与dem数据的sar多普勒参数估计方法
CN105044695A (zh) 一种利用点目标进行机载rcs测量定标的方法
CN109782278A (zh) 干涉合成孔径雷达高度计波束中心指向设计方法及系统
CN115407289A (zh) 一种基于风力发电机提供控制点的星载sar几何定标方法
CN110596659B (zh) 一种基于二次雷达单脉冲测角内部校准源回环自校准方法
CN108107432A (zh) 基于时域扰动的高低轨双基sar保相成像方法
CN113341432B (zh) 基于激光雷达卫星的地基激光雷达气溶胶反演方法及系统
CN103257340A (zh) 一种利用雷达卫星标定多台地面接收机幅度一致性的方法
CN110515059A (zh) 真空低温下激光雷达收发光轴匹配性测试装置
Zhang et al. Estimation and correction of geolocation errors of the CFOSAT scatterometer using coastline backscatter coefficients
CN109782280B (zh) 基于定标卫星的中高轨sar天线距离向方向图测量方法
CN109444892B (zh) 雷达定量测量降水的校准方法
CN114859384B (zh) 一种星上测定gnss卫星发射天线方向图的方法
CN116123998A (zh) 多站点基于视频采集对空中炸点进行实时测量方法
CN114636867A (zh) 星载微波辐射计天线发射率的在轨测试系统及测试方法
Jinping et al. High resolution SAR performance limitation by the change of tropospheric refractivity
CN110988858A (zh) 一种双波束微波着陆雷达高精度测距方法及系统
CN114325747B (zh) 一种利用卫星激光回波数据计算足印内地物反射率的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant