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
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Abstract
Description
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
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
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:
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
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:
且
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,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,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比较更新后的差分干涉相位与定标点的实际差分干涉相位 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
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
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:
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
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:
且
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,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,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比较更新后的差分干涉相位与定标点的实际差分干涉相位 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
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
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:
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
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:
且
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,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,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比较更新后的差分干涉相位与定标点的实际差分干涉相位更新敏感度方程,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。
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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 |
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