CN108872949B - 一种基于差分干涉相位的顺轨干涉sar基线定标方法 - Google Patents

一种基于差分干涉相位的顺轨干涉sar基线定标方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108872949B
CN108872949B CN201710327798.4A CN201710327798A CN108872949B CN 108872949 B CN108872949 B CN 108872949B CN 201710327798 A CN201710327798 A CN 201710327798A CN 108872949 B CN108872949 B CN 108872949B
Authority
CN
China
Prior art keywords
interference
calibration
interference phase
phase
module
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
CN201710327798.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108872949A (zh
Inventor
李纪传
张慧
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.)
Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Original Assignee
Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
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 Beijing Institute of Remote Sensing Equipment filed Critical Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Priority to CN201710327798.4A priority Critical patent/CN108872949B/zh
Publication of CN108872949A publication Critical patent/CN108872949A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108872949B publication Critical patent/CN108872949B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR基线定标方法，其具体步骤为：搭建包括：SAR图像干涉模块、干涉相位估计模块、敏感度方程模块和精度判断模块的顺轨干涉SAR基线定标系统；根据预定航迹选取某一方位时刻对应的距离向，在定标场中尽量均匀地布设
Figure DEST_PATH_IMAGE002
个静止角反射器作为定标点，其中

Description

一种基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR基线定标方法
技术领域
本发明涉及一种干涉SAR基线定标方法，特别是一种基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR基线定标方法。
背景技术
干涉定标是干涉SAR获得高精度处理结果的关键技术之一，而基线是干涉SAR定标中最主要的待定标参数。目前关于顺轨干涉SAR基线定标的研究方法没有考虑干涉相位偏置误差对基线分量定标精度的影响，如2006年美国喷气推进实验室(JPL)的D.A.Imel等在报告《AIRSAR along-track interferometry data》中提出的先对干涉基线分量定标、再对干涉相位偏置误差进行定标的方法，2012年电子所硕士学位论文《机载ATI-SAR基线定标方法研究》中提出的利用带有运动的定标场信息对顺轨干涉SAR基线进行定标的方法。
干涉SAR基线定标方法没有考虑干涉相位偏置误差与基线分量误差之间的耦合性，由于通道不均衡等原因引入的相位偏置误差与由于基线分量误差引入的相位误差相互耦合，如果直接利用干涉相位对基线分量误差进行定标，则干涉相位偏置误差会影响基线分量的定标精度。同时，如果采用带有运动控制点的目标作为定标点，实际中运动控制点的速度大小、方向难以控制，设置运动控制点会增加定标试验的难度。定标场中如果存在运动控制点，则其速度一般由运动控制点上配备的GPS等设备测量，而GPS等测量设备本身的测量精度有限，其测量结果与运动控制点的真实速度存在一定的误差，该误差会对定标精度产生影响。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR基线定标方法，解决机载顺轨SAR系统中干涉相位偏置误差与基线分量误差之间的耦合问题。
一种基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR基线定标方法，其具体步骤为：
第一步搭建顺轨干涉SAR基线定标系统
顺轨干涉SAR基线定标系统包括：SAR图像干涉模块、干涉相位估计模块、敏感度方程模块、精度判断模块。
SAR图像干涉模块用于对相邻的定标器所对应的SAR图像干涉相位值进行差分操作；
干涉相位估计模块用于得到每个定标器所对应的干涉相位估计值，并对相邻的定标器所对应的干涉相位估计值进行差分操作；
敏感度方程模块用于根据相邻定标的差分干涉相位及估计值得到敏感度方程，通过敏感度方程标定基线分量误差；
精度判断模块的功能是根据评价标定的基线分量误差是否满足精度要求。
根据预定航迹选取某一方位时刻对应的距离向，在定标场中尽量均匀地布设N个静止角反射器作为定标点，其中N≥3。
第二步SAR图像干涉模块获取定标点差分干涉相位
SAR图像干涉模块根据干涉相位图得到每个定标点对应的干涉相位，记为
Figure GDA0001382484930000021
其中φreal_i为第i个定标点对应的干涉相位。对相邻两个定标点的干涉相位做差分，得到N-1个差分干涉相位实际值，记为
Figure GDA0001382484930000022
第三步干涉相位估计模块估计相邻定标点之间的差分干涉相位
涉相位估计模块根据干涉参数的初始值和定标点的位置、高度信息，估计两个相邻定标点之间的差分干涉相位大小，记为
Figure GDA0001382484930000023
干涉相位估计模块估计定标点的干涉相位公式为：
Figure GDA0001382484930000024
其中，φi为第i个定标点对应的干涉相位大小，δφ0为干涉相位偏置误差，ni为第i个定标点对应的相位噪声，θi为第i个定标点对应的下视角，两个天线相位中心之间的位置矢量表示为
Figure GDA0001382484930000031
By为两个天线相位中心之间的位置矢量在y方向上的投影，Bz为两个天线相位中心之间的位置矢量在z方向上的投影。公式(1)中相邻两个定标点的干涉相位差分结果为：
Figure GDA0001382484930000032
其中，Δni为相位噪声。
第四步敏感度方程模块标定基线分量误差
敏感度方程模块根据
Figure GDA0001382484930000033
和
Figure GDA0001382484930000034
得到二者之间的误差
Figure GDA0001382484930000035
根据公式(3)得到[ΔBy,ΔBz]的最小二乘解。
经过差分运算，干涉相位固定偏差部分被消掉，去除了干涉相位偏差的影响，因此根据差分干涉相位直接对瞬态基线分量By、Bz进行定标。写成方程组的形式为：
Figure GDA0001382484930000036
且
Figure GDA0001382484930000037
其中，δφ|i为第i+1个定标点与第i个定标点之间，根据基线分量估计的差分干涉相位的大小Δφest|i与根据干涉相位图得到的差分干涉相位的实际值Δφreal|i之间的误差，θi为第i个定标点对应的入射角，θi+1为第i+1个定标点对应的入射角，
Figure GDA0001382484930000041
为第i+1个定标点与第i个定标点之间的差分干涉相位关于By的偏导数，
Figure GDA0001382484930000042
为第i+1个定标点与第i个定标点之间的差分干涉相位关于Bz的偏导数。公式(3)为敏感度方程，与ATI时间间隔Δt的精度无关，消除了ATI时间间隔精度的影响。
第五步精度判断模块判断精度是否满足要求
精度判断模块根据得到的[ΔBy,ΔBz]更新待定标参量[By,Bz]的初始值和相应的敏感度矩阵，并更新相邻定标点之间的差分干涉相位
Figure GDA0001382484930000043
比较更新后的差分干涉相位
Figure GDA0001382484930000044
与定标点的实际差分干涉相位
Figure GDA0001382484930000045
Figure GDA0001382484930000046
更新敏感度方程，重新标定基线分量，满足|δφ|≤ξφ时，结束定标过程，其中ξφ是根据定标精度设置的误差门限。
至此，完成了基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR系统的基线定标。
本发明消除了干涉相位偏置误差对基线定标精度的影响，提高了系统基线分量的定标精度。
具体实施方式
一种基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR基线定标方法，其具体步骤为：
第一步搭建顺轨干涉SAR基线定标系统
顺轨干涉SAR基线定标系统包括：SAR图像干涉模块、干涉相位估计模块、敏感度方程模块、精度判断模块。
SAR图像干涉模块用于对相邻的定标器所对应的SAR图像干涉相位值进行差分操作；
干涉相位估计模块用于得到每个定标器所对应的干涉相位估计值，并对相邻的定标器所对应的干涉相位估计值进行差分操作；
敏感度方程模块用于根据相邻定标的差分干涉相位及估计值得到敏感度方程，通过敏感度方程标定基线分量误差；
精度判断模块的功能是根据评价标定的基线分量误差是否满足精度要求。
根据预定航迹选取某一方位时刻对应的距离向，在定标场中尽量均匀地布设N个静止角反射器作为定标点，其中N≥3。
第二步SAR图像干涉模块获取定标点差分干涉相位
SAR图像干涉模块根据干涉相位图得到每个定标点对应的干涉相位，记为
Figure GDA0001382484930000051
其中φreal_i为第i个定标点对应的干涉相位。对相邻两个定标点的干涉相位做差分，得到N-1个差分干涉相位实际值，记为
Figure GDA0001382484930000052
第三步干涉相位估计模块估计相邻定标点之间的差分干涉相位
涉相位估计模块根据干涉参数的初始值和定标点的位置、高度信息，估计两个相邻定标点之间的差分干涉相位大小，记为
Figure GDA0001382484930000053
干涉相位估计模块估计定标点的干涉相位公式为：
Figure GDA0001382484930000054
其中，φi为第i个定标点对应的干涉相位大小，δφ0为干涉相位偏置误差，ni为第i个定标点对应的相位噪声，θi为第i个定标点对应的下视角，两个天线相位中心之间的位置矢量表示为
Figure GDA0001382484930000055
By为两个天线相位中心之间的位置矢量在y方向上的投影，Bz为两个天线相位中心之间的位置矢量在z方向上的投影。公式(1)中相邻两个定标点的干涉相位差分结果为：
Figure GDA0001382484930000061
其中，Δni为相位噪声。
第四步敏感度方程模块标定基线分量误差
敏感度方程模块根据
Figure GDA0001382484930000062
和
Figure GDA0001382484930000063
得到二者之间的误差
Figure GDA0001382484930000064
根据公式(3)得到[ΔBy,ΔBz]的最小二乘解。
经过差分运算，干涉相位固定偏差部分被消掉，去除了干涉相位偏差的影响，因此根据差分干涉相位直接对瞬态基线分量By、Bz进行定标。写成方程组的形式为：
Figure GDA0001382484930000065
且
Figure GDA0001382484930000066
其中，δφ|i为第i+1个定标点与第i个定标点之间，根据基线分量估计的差分干涉相位的大小Δφest|i与根据干涉相位图得到的差分干涉相位的实际值Δφreal|i之间的误差，θi为第i个定标点对应的入射角，θi+1为第i+1个定标点对应的入射角，
Figure GDA0001382484930000071
为第i+1个定标点与第i个定标点之间的差分干涉相位关于By的偏导数，
Figure GDA0001382484930000072
为第i+1个定标点与第i个定标点之间的差分干涉相位关于Bz的偏导数。公式(3)为敏感度方程，与ATI时间间隔Δt的精度无关，消除了ATI时间间隔精度的影响。
第五步精度判断模块判断精度是否满足要求
精度判断模块根据得到的[ΔBy,ΔBz]更新待定标参量[By,Bz]的初始值和相应的敏感度矩阵，并更新相邻定标点之间的差分干涉相位
Figure GDA0001382484930000073
比较更新后的差分干涉相位
Figure GDA0001382484930000074
与定标点的实际差分干涉相位
Figure GDA0001382484930000075
Figure GDA0001382484930000076
更新敏感度方程，重新标定基线分量，满足|δφ|≤ξφ时，结束定标过程，其中ξφ是根据定标精度设置的误差门限。
至此，完成了基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR系统的基线定标。

Claims (1)

1.一种基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR基线定标方法，其特征在于具体步骤为：
第一步 搭建顺轨干涉SAR基线定标系统
顺轨干涉SAR基线定标系统包括：SAR图像干涉模块、干涉相位估计模块、敏感度方程模块、精度判断模块；
SAR图像干涉模块用于对相邻的定标器所对应的SAR图像干涉相位值进行差分操作；
干涉相位估计模块用于得到每个定标器所对应的干涉相位估计值，并对相邻的定标器所对应的干涉相位估计值进行差分操作；
敏感度方程模块用于根据相邻定标器的差分干涉相位及估计值得到敏感度方程，通过敏感度方程标定基线分量误差；
精度判断模块的功能是评价标定的基线分量误差是否满足精度要求；
根据预定航迹选取某一方位时刻对应的距离向，在定标场中尽量均匀地布设N个静止角反射器作为定标点，其中N≥3；
第二步 SAR图像干涉模块获取定标点差分干涉相位
SAR图像干涉模块根据干涉相位图得到每个定标点对应的干涉相位，记为
Figure FDA0003023673500000011
其中φreal_i为第i个定标点对应的干涉相位；对相邻两个定标点的干涉相位做差分，得到N-1个差分干涉相位实际值，记为
Figure FDA0003023673500000012
第三步 干涉相位估计模块估计相邻定标点之间的差分干涉相位
干涉相位估计模块根据干涉参数的初始值和定标点的位置、高度信息，估计两个相邻定标点之间的差分干涉相位大小，记为
Figure FDA0003023673500000013
干涉相位估计模块估计定标点的干涉相位公式为：
Figure FDA0003023673500000021
其中，φi为第i个定标点对应的干涉相位大小，δφ0为干涉相位偏置误差，ni为第i个定标点对应的相位噪声，θi为第i个定标点对应的下视角，两个天线相位中心之间的位置矢量表示为
Figure FDA0003023673500000022
By为两个天线相位中心之间的位置矢量在y方向上的投影，Bz为两个天线相位中心之间的位置矢量在z方向上的投影；公式(1)中相邻两个定标点的干涉相位差分结果为：
Figure FDA0003023673500000023
其中，Δni为相位噪声；
第四步 敏感度方程模块标定基线分量误差
敏感度方程模块根据
Figure FDA0003023673500000024
和
Figure FDA0003023673500000025
得到二者之间的误差
Figure FDA0003023673500000026
根据公式(3)得到[ΔBy,ΔBz]的最小二乘解；
经过差分运算，干涉相位固定偏差部分被消掉，去除了干涉相位偏差的影响，因此根据差分干涉相位直接对瞬态基线分量By、Bz进行定标；写成方程组的形式为：
Figure FDA0003023673500000031
且
Figure FDA0003023673500000032
其中，δφ|i为第i+1个定标点与第i个定标点之间，根据基线分量估计的差分干涉相位的大小Δφest|i与根据干涉相位图得到的差分干涉相位的实际值Δφreal|i之间的误差，θi为第i个定标点对应的下视角，θi+1为第i+1个定标点对应的下视角，
Figure FDA0003023673500000033
为第i+1个定标点与第i个定标点之间的差分干涉相位关于By的偏导数，
Figure FDA0003023673500000034
为第i+1个定标点与第i个定标点之间的差分干涉相位关于Bz的偏导数；公式(3)为敏感度方程，与ATI时间间隔Δt的精度无关，消除了ATI时间间隔精度的影响；
第五步 精度判断模块判断精度是否满足要求
精度判断模块根据得到的[ΔBy,ΔBz]更新待定标参量[By,Bz]的初始值和相应的敏感度矩阵，并更新相邻定标点之间的差分干涉相位
Figure FDA0003023673500000035
比较更新后的差分干涉相位
Figure FDA0003023673500000036
与定标点的实际差分干涉相位
Figure FDA0003023673500000037
更新敏感度方程，重新标定基线分量，满足|δφ|≤ξφ时，结束定标过程，其中ξφ是根据定标精度设置的误差门限；
至此，完成了基于差分干涉相位的顺轨干涉SAR系统的基线定标。
CN201710327798.4A 2017-05-11 2017-05-11 一种基于差分干涉相位的顺轨干涉sar基线定标方法 Active CN108872949B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710327798.4A CN108872949B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种基于差分干涉相位的顺轨干涉sar基线定标方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710327798.4A CN108872949B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种基于差分干涉相位的顺轨干涉sar基线定标方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108872949A CN108872949A (zh) 2018-11-23
CN108872949B true CN108872949B (zh) 2021-07-20

Family

ID=64319419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710327798.4A Active CN108872949B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种基于差分干涉相位的顺轨干涉sar基线定标方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108872949B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109828249A (zh) * 2019-02-22 2019-05-31 北京遥感设备研究所 一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103630903A (zh) * 2013-08-14 2014-03-12 中国科学院电子学研究所 基于顺轨干涉sar测量海面流场径向速度的方法
CN103728621A (zh) * 2014-01-24 2014-04-16 中国科学院电子学研究所 一种采用顺轨干涉处理抑制平台振动的机载sal成像方法
CN105301570A (zh) * 2015-10-20 2016-02-03 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

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8797206B2 (en) * 2012-06-13 2014-08-05 C & P Technologies, Inc. Method and apparatus for simultaneous multi-mode processing performing target detection and tracking using along track interferometry (ATI) and space-time adaptive processing (STAP)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103630903A (zh) * 2013-08-14 2014-03-12 中国科学院电子学研究所 基于顺轨干涉sar测量海面流场径向速度的方法
CN103728621A (zh) * 2014-01-24 2014-04-16 中国科学院电子学研究所 一种采用顺轨干涉处理抑制平台振动的机载sal成像方法
CN105301570A (zh) * 2015-10-20 2016-02-03 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

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Sensitivity analysis of Along-Track Interferometric Synthetic Aperture Radar (ATI-SAR) in the presence of squint;Zhang Hui et al.;《IET International Radar Conference 2013》;20130416;第1-5页 *
斜视情况下机载顺轨干涉SAR敏感度分析;张慧 等;《电子与信息学报》;20140930;第36卷(第9期);第2207-2213页 *
机载顺轨干涉合成孔径雷达定标中地面控制点的布设策略研究;张慧 等;《电子与信息学报》;20150731;第37卷(第7期);第1716-1722页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108872949A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104502926B (zh) 一种基于精密机械臂的室外gnss接收机绝对天线相位中心校正方法
US6543146B2 (en) Electronic compass and compensation of large magnetic errors for operation over all orientations
CN111149002A (zh) 用于校准磁力计的方法
CN110907932B (zh) 分布式InSAR卫星测高精度影响因素分析方法及系统
EP2927640B1 (en) Global positioning system (gps) self-calibrating lever arm function
CN108593965B (zh) 一种基于比力模和惯性稳定的加速度计系泊状态标定方法
CN111060943B (zh) 一种符合实际的gnss观测值定权方法
CN107102303B (zh) 机载混合顺轨-交轨干涉合成孔径雷达系统的定标方法
CN102508278A (zh) 一种基于观测噪声方差阵估计的自适应滤波方法
CN104596543B (zh) 一种基准不确定情况下陀螺仪组合误差系数标定方法
GB2576569A (en) Inertial navigation system
CN106597498B (zh) 多传感器融合系统空时偏差联合校准方法
CN108919156B (zh) 基于噪声补偿的三轴磁强计线下校正方法
CN113267794B (zh) 一种基线长度约束的天线相位中心校正方法及装置
KR101107219B1 (ko) 비행체의 항법 방법 및 이를 이용한 관성항법장치 필터 및 항법 시스템
CN110285830B (zh) 基于mems传感器的sins/gps速度匹配对准方法
CN108872949B (zh) 一种基于差分干涉相位的顺轨干涉sar基线定标方法
CN110275139B (zh) 一种基于旋转式基元复用的超短基线定位系统及方法
CN106969767B (zh) 一种动平台传感器系统偏差的估计方法
Yu et al. Systematic error mitigation in multi-GNSS positioning based on semiparametric estimation
CN108872933B (zh) 一种单站盲干涉仪定位方法
BR112021010098A2 (pt) Sistema e método para medir alinhamento de um sistema de antena em matriz
CN109931956B (zh) 捷联式三分量磁测系统中三轴磁力仪与惯导安装误差校正方法
Dichev et al. Algorithm for estimation and correction of dynamic errors
US8174433B1 (en) Bias estimation and orbit determination

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