CN110850382B - 一种评估干涉雷达高度计测量精度的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种评估干涉雷达高度计测量精度的方法及系统，涉及海洋测绘领域。该方法包括：划分得到全球经纬度格网；根据获取的观测数据和全球经纬度格网计算幅宽区域内全球经纬度格网的格网点的沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差；计算格网点沿轨方向的方位角；计算格网点的垂线偏差值；对格网点的垂线偏差值进行分组；判断得到第一格网点，计算第一格网点的垂线偏差值的标准差；计算标准差均值；标准差均值为幅宽区域的测量精度；比较所有幅宽区域的测量精度，对幅宽区域的测量精度进行评估。该方法能够得到不同刈幅测量区域的测量精度，充分利用了多周期卫星全球海域的观测数据，精度评估结果具有高可靠性。

Description

一种评估干涉雷达高度计测量精度的方法及系统

技术领域

本发明涉及海洋测绘领域，特别是涉及一种评估干涉雷达高度计测量精度的方法及系统。

背景技术

卫星测高技术发展已历经数十年，近二十余年来，随着卫星导航定位等技术的不断发展，卫星测高的精度也不断得到提高，现已达数厘米量级。近十年来，合成孔径雷达测高技术的出现和发展使得卫星测量海面高的精度与分辨率进一步提高。

在干涉雷达测高技术中，受测量体制限制，对应于不同测量幅角处的海面高测量精度有差异，然而现有技术没有对测量精度的质量进行评估，无法判断测量精度的优劣。

发明内容

本发明的目的是提供一种评估干涉雷达高度计测量精度的方法及系统，通过海面高测量结果计算格网垂线偏差，进而根据不同周期垂线偏差重复观测量推求相对海面高测量精度，并评估不同幅角区域测量相对精度关系。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种评估干涉雷达高度计测量精度方法，包括：

获取干涉雷达高度计在海面测量的刈幅区域，对所述刈幅区域进行划分，得到多个幅宽区域；

获取所述干涉雷达高度计的测量方格，根据所述测量方格确定经纬度格网分辨率；

根据所述经纬度格网分辨率对全球表面进行划分，得到全球经纬度格网和所述全球经纬度格网的所有测量方格；

获取所述干涉雷达高度计的观测数据；所述观测数据包括：所述刈幅区域内所有测量方格的海面高测量值；

根据所述观测数据和所述全球经纬度格网计算所述幅宽区域内所述全球经纬度格网的格网点的沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差；

根据所述测量方格的经纬度坐标计算得到所述格网点沿轨方向的方位角；

根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角计算得到所述格网点的垂线偏差值；所述垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值；

根据所述幅宽区域获取与所述幅宽区域对应的卫星弧段号；

根据所述幅宽区域和所述卫星弧段号对所述格网点的垂线偏差值进行分组；

判断每组内所述格网点的垂线偏差值的数量是否大于或等于2，得到第一判断结果；

当所述第一判断结果表示是，则垂线偏差值的数量大于或等于2的格网点为第一格网点，计算所述第一格网点的垂线偏差值的标准差；

根据所述幅宽区域内所有标准差计算标准差均值；所述标准差均值为所述幅宽区域的测量精度；

比较所有所述幅宽区域的测量精度，对所述幅宽区域的测量精度进行评估。

可选的，所述根据所述观测数据和所述全球经纬度格网计算所述幅宽区域内所述全球经纬度格网的格网点的沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差，包括：

获取所述格网点所在的中心方格的海面高测量值；

获取所述中心方格沿轨正前方向的第一方格的海面高测量值、正左方向的第二方格的海面高测量值、正右方向的第三方格的海面高测量值和正后方向的第四方格的海面高测量值；

根据公式

计算所述格网点的沿轨方向垂线偏差，

式中，

表示所述格网点的沿轨方向垂线偏差；k_T表示所述格网点K至所述第四方格A4的距离与所述测量方格边长d之比，k_T∈[0,1]；H_A1表示所述第一方格A1的海面高测量值，H_A表示所述中心方格A的海面高测量值，d表示所述测量方格的边长，H_A4表示所述第四方格A4的海面高测量值；

根据公式

计算所述格网点的沿轨法方向垂线偏差，

式中，

表示所述格网点的沿轨法方向垂线偏差；k_N表示所述格网点K至所述第二方格A2的距离与所述测量方格边长d之比；H_A3表示所述第三方格A3的海面高测量值，H_A2表示所述第二方格A2的海面高测量值。

可选的，所述根据所述测量方格的经纬度坐标计算得到所述格网点沿轨方向的方位角，具体包括：

根据所述测量方格中心点的经纬度坐标和公式α＝arctan2[(lon1-lon)×cos(lat),(lat1-lat)]计算所述格网点沿轨方向的方位角，

式中，α表示所述格网点沿轨方向的方位角，lon1表示所述第一方格A1中心点的经度，lat1表示所述第一方格A1中心点的纬度，lon表示所述中心方格A中心点的经度，lat表示所述中心方格A中心点的纬度。

可选的，所述根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角计算得到所述格网点的垂线偏差值，包括：

根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角，以及公式

计算得到所述格网点的子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值，

式中，ξ表示所述格网点的子午方向垂线偏差值，η表示所述格网点的卯酉方向垂线偏差值。

一种评估干涉雷达高度计测量精度的系统，包括：

划分模块，用于获取干涉雷达高度计在海面测量的刈幅区域，对所述刈幅区域进行划分，得到多个幅宽区域；

经纬度格网分辨率模块，用于获取所述干涉雷达高度计的测量方格，根据所述测量方格确定经纬度格网分辨率；

格网模块，用于根据所述经纬度格网分辨率对全球表面进行划分，得到全球经纬度格网和所述全球经纬度格网的所有测量方格；

观测数据模块，用于获取所述干涉雷达高度计的观测数据；所述观测数据包括：所述刈幅区域内所有测量方格的海面高测量值；

垂线偏差模块，用于根据所述观测数据和所述全球经纬度格网计算所述幅宽区域内所述全球经纬度格网的格网点的沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差；

方位角模块，用于根据所述测量方格的经纬度坐标计算得到所述格网点沿轨方向的方位角；

垂线偏差值模块，用于根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角计算得到所述格网点的垂线偏差值；所述垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值；

卫星弧段号模块，用于根据所述幅宽区域获取与所述幅宽区域对应的卫星弧段号；

分组模块，用于根据所述幅宽区域和所述卫星弧段号对所述格网点的垂线偏差值进行分组；

第一判断模块，用于判断每组内所述格网点的垂线偏差值的数量是否大于或等于2，得到第一判断结果；所述第一判断结果表示是，执行标准差模块；

所述标准差模块，用于垂线偏差值的数量大于或等于2的格网点为第一格网点，计算所述第一格网点的垂线偏差值的标准差；

标准差均值模块，用于根据所述幅宽区域内所有标准差计算标准差均值；所述标准差均值为所述幅宽区域的测量精度；

评估模块，用于比较所有所述幅宽区域的测量精度，对所述幅宽区域的测量精度进行评估。

可选的，所述垂线偏差模块，包括：

中心方格单元，用于获取所述格网点所在的中心方格的海面高测量值；

海面高测量值单元，用于获取所述中心方格沿轨正前方向的第一方格的海面高测量值、正左方向的第二方格的海面高测量值、正右方向的第三方格的海面高测量值和正后方向的第四方格的海面高测量值；

沿轨方向垂线偏差单元，用于根据公式

计算所述格网点的沿轨方向垂线偏差，

式中，

表示所述格网点的沿轨方向垂线偏差；k_T表示所述格网点K至所述第四方格A4的距离与所述测量方格边长d之比，k_T∈[0,1]；H_A1表示所述第一方格A1的海面高测量值，H_A表示所述中心方格A的海面高测量值，d表示所述测量方格的边长，H_A4表示所述第四方格A4的海面高测量值；

沿轨法方向垂线偏差单元，用于根据公式

计算所述格网点的沿轨法方向垂线偏差，

式中，

表示所述格网点的沿轨法方向垂线偏差；k_N表示所述格网点K至所述第二方格A2的距离与所述测量方格边长d之比；H_A3表示所述第三方格A3的海面高测量值，H_A2表示所述第二方格A2的海面高测量值。

可选的，所述方位角模块，具体包括：

方位角单元，用于根据所述测量方格中心点的经纬度坐标和公式α＝arctan2[(lon1-lon)×cos(lat),(lat1-lat)]计算所述格网点沿轨方向的方位角，

式中，α表示所述格网点沿轨方向的方位角，lon1表示所述第一方格A1中心点的经度，lat1表示所述第一方格A1中心点的纬度，lon表示所述中心方格A中心点的经度，lat表示所述中心方格A中心点的纬度。

可选的，所述垂线偏差值模块，包括：

垂线偏差值单元，用于根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角，以及公式

计算得到所述格网点的子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值，

式中，ξ表示所述格网点的子午方向垂线偏差值，η表示所述格网点的卯酉方向垂线偏差值。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种评估干涉雷达高度计测量精度的方法及系统。该方法包括：获取干涉雷达高度计在海面测量的刈幅区域，对刈幅区域进行划分，得到多个幅宽区域；获取干涉雷达高度计的测量方格，根据测量方格确定经纬度格网分辨率；根据经纬度格网分辨率对全球表面进行划分，得到全球经纬度格网和全球经纬度格网的所有测量方格；获取干涉雷达高度计的观测数据；观测数据包括：刈幅区域内所有测量方格的海面高测量值；根据观测数据和全球经纬度格网计算幅宽区域内全球经纬度格网的格网点的沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差；根据测量方格的经纬度坐标计算得到格网点沿轨方向的方位角；根据格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和方位角计算得到格网点的垂线偏差值；垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值；根据幅宽区域获取与幅宽区域对应的卫星弧段号；根据幅宽区域和卫星弧段号对格网点的垂线偏差值进行分组；判断每组内格网点的垂线偏差值的数量是否大于或等于2，得到第一判断结果；当第一判断结果表示是，则垂线偏差值的数量大于或等于2的格网点为第一格网点，计算第一格网点的垂线偏差值的标准差；根据幅宽区域内所有标准差计算标准差均值；标准差均值为幅宽区域的测量精度；比较所有幅宽区域的测量精度，对幅宽区域的测量精度进行评估。该方法能够得到不同刈幅测量区域的测量精度，充分利用了多周期卫星全球海域的观测数据，精度评估结果具有高可靠性；不同刈幅测量区域的垂线偏差值能够进一步应用于通过宽刈幅干涉雷达高度计观测数据反演海洋重力场等计算研究；该方法简单易行，应用性非常强，对于评估不同刈幅区域宽刈幅干涉雷达高度计测量精度提供了可行的途径。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的干涉雷达高度计测高的测量区域示意图；

图2为本发明实施例所提供的评估干涉雷达高度计测量精度的方法的流程图；

图3为本发明实施例所提供的单侧刈幅测量区域划分示意图；

图4为本发明实施例所提供的干涉雷达高度计海面高测量示意图；

图5为本发明实施例所提供的格网点处位置关系示意图；

图6为本发明实施例所提供的幅宽区域H内的格网点位置关系图；

图7为本发明实施例所提供的评估干涉雷达高度计测量精度的系统的系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种评估干涉雷达高度计测量精度的方法及系统。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

本实施例提供一种评估干涉雷达高度计测量精度的方法，宽刈幅干涉雷达高度计(简称干涉雷达高度计)对于测量刈幅范围内的海面高以一定格网分辨率进行测量，由于干涉雷达高度计对于单个刈幅相对海面高测量精度较高，进而通过海面高相对变化解算的垂线偏差精度也相对较高。刈幅为卫星扫过的宽度。由于干涉雷达高度计的幅面较宽，进而搭载干涉雷达高度计的卫星能够在短时间内完成对全球海域海面高的覆盖测量，在卫星相对较长的寿命周期内，能够对相同海域进行数十次的重访测量，产生大量的观测数据，而观测数据可以作为评估干涉雷达高度计测量性能的重要依据。

根据干涉雷达测高的基本原理，干涉雷达高度计对特定的角度范围内的海面进行测量，根据测量点位相对于星下点的位置关系，单侧刈幅的测量范围，即测量区域有近角和远角之分，参见图1。星下点为搭载干涉雷达高度计的卫星的向径与地球表面的交点。

对于单侧刈幅的测量范围而言，不同点位处的测量精度有所不同，特别是靠近近角区域的测量精度与靠近远角区域的测量精度不同。基于这样的考虑或假定，合理地评估不同点位处的测量精度具有重要意义，测量精度的评估结果可以作为垂线偏差格网平差等应用的重要参考。

由于卫星轨道通常选用重复卫星轨道，以单侧测量刈幅为例，通过多个周期的重复测量，相同刈幅范围将有多次重复观测结果，以此所构建的格网垂线偏差也有多组。受各种误差因素的影响，不同周期的垂线偏差的测量结果不尽相同，测量精度较高的测量点位处的多个周期垂线偏差值的一致性较好，即标准差较小；反之，测量精度较低的测量点位处的多个周期垂线偏差值的一致性较差，即标准差较大。通过不同周期垂线偏差的重复观测结果，可以评估宽刈幅干涉雷达高度计在不同测量点位处的测量精度。

图2为本发明实施例所提供的评估干涉雷达高度计测量精度的方法的流程图。参见图2，评估干涉雷达高度计测量精度的方法包括：

步骤101，获取干涉雷达高度计在海面测量的刈幅区域，对刈幅区域进行划分，得到多个幅宽区域。

步骤101具体包括：将刈幅区域均分为M个幅宽区域，每个幅宽区域的幅宽范围为20千米(km)至40km。

图3为本发明实施例所提供的单侧刈幅测量区域划分示意图，图3中，横坐标表示经度(Longitude，Lon)，纵坐标表示纬度(Latitude，Lat)。参见图3，本实施例中，单侧刈幅测量区域的幅宽为120km，将单侧刈幅测量区域按测量位置距离星下点轨迹从近角到远角的近远分布均分为H、I、J和K4个幅宽区域，即H、I、J和K每个幅宽区域的幅宽为30km。

步骤102，获取干涉雷达高度计的测量方格，根据测量方格确定经纬度格网分辨率。测量方格代表最小化海面高的测量结果。

步骤102具体包括：1'(分)经纬度格网分辨率对应的测量方格的边长范围为1.8km～2.6km，根据测量方格确定经纬度格网分辨率的大小。本实施例中测量方格的边长：经纬度格网分辨率＝5km：2.5'，即测量方格的边长d＝5km，测量方格的规格为5km*5km。

步骤103，根据经纬度格网分辨率对全球表面进行划分，得到全球经纬度格网和全球经纬度格网的所有测量方格。全球经纬度格网包含0°经线和0°纬线。

步骤104，获取干涉雷达高度计的观测数据；观测数据包括：刈幅区域内所有测量方格的海面高测量值、所有测量方格的中心点坐标和卫星弧段号。

步骤105，根据观测数据和全球经纬度格网计算幅宽区域内全球经纬度格网的格网点的垂线偏差。垂线偏差包括沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差。

图4为本发明实施例所提供的干涉雷达高度计海面高测量示意图；图5为本发明实施例所提供的格网点处位置关系示意图，图4及图5中，横坐标表示经度(Longitude，Lon)，纵坐标表示纬度(Latitude，Lat)。图4中，虚线表示地理经纬度，T_k表示沿轨方向，N_k表示沿轨法方向。图5中，α表示格网点沿轨方向的方位角，即顺时针时沿轨方向T_k与正北向的夹角。针对建立格网化海域垂线偏差的要求，需计算格网点K的卯酉方向和子午方向的垂线偏差值，在此之前，首先计算格网点K沿轨方向和沿轨法方向的垂线偏差。参见图4及图5，包含格网点K的测量方格为中心方格A，中心方格A沿轨迹的正前方向的第一方格为A1，正左方向的第二方格为A2，正右方向的第三方格为A3，正后方向的第四方格为A4，本实施例单独考虑这5个测量方格计算格网点K沿轨方向和沿轨法方向的垂线偏差。

步骤105具体包括：获取格网点所在的中心方格的海面高测量值H_A。

获取中心方格沿轨正前方向的第一方格的海面高测量值H_A1、正左方向的第二方格的海面高测量值H_A2、正右方向的第三方格的海面高测量值H_A3和正后方向的第四方格的海面高测量值H_A4。

格网点K沿轨方向垂线偏差

可由第一方格A1、中心方格A和第四方格A4三个测量方格的海面高测量值求得，即根据公式(1)计算格网点的沿轨方向垂线偏差，

公式(1)中，

表示格网点的沿轨方向垂线偏差；k_T表示格网点K至第四方格A4的距离与测量方格边长d之比，k_T∈[0,1]；H_A1表示第一方格A1的海面高测量值，H_A表示中心方格A的海面高测量值，d表示测量方格的边长，H_A4表示第四方格A4的海面高测量值。

表示第一方格A1与中心方格A之间的海面高梯度，

表示中心方格A与第四方格A4之间的海面高梯度。

格网点K沿轨法方向垂线偏差

可由第三方格A3、中心方格A第二方格A2三个测量方格的海面高测量值求得，即根据公式(2)计算格网点的沿轨法方向垂线偏差，

公式(2)中，

表示格网点的沿轨法方向垂线偏差；k_N表示格网点K至第二方格A2的距离与测量方格边长d之比，k_N∈[0,1]；H_A3表示第三方格A3的海面高测量值，H_A2表示第二方格A2的海面高测量值。

表示第三方格A3与中心方格A之间的海面高梯度，

表示中心方格A与第二方格A2之间的海面高梯度。

步骤106，根据测量方格的经纬度坐标计算得到格网点沿轨方向的方位角。

步骤106具体包括：根据测量方格中心点的经纬度坐标和公式(3)计算格网点沿轨方向的方位角α，第一方格A1中心点的经纬度坐标为(lon1，lat1)，中心方格A中心点的经纬度坐标为(lon，lat)，

α＝arctan2[(lon1-lon)×cos(lat),(lat1-lat)] (3)

公式(3)中，α表示格网点沿轨方向的方位角，lon1表示第一方格A1中心点的经度，lat1表示第一方格A1中心点的纬度，lon表示中心方格A中心点的经度，lat表示中心方格A中心点的纬度。

步骤107，根据格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和方位角计算得到格网点的垂线偏差值，垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值。

步骤107具体包括：根据格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和方位角，以及公式(4)计算得到格网点的子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值，

公式(4)中，ξ表示格网点的子午方向垂线偏差值，η表示格网点的卯酉方向垂线偏差值。

在高纬地区，由于相同经度间隔所对应的地理间距较小，所以可能存在一个测量方格中包含两个甚至多个格网点的情况，不同格网点的垂线偏差值求解过程均可采用步骤105-107计算得到。

步骤108，根据幅宽区域获取与幅宽区域对应的卫星弧段号。卫星弧段号为卫星弧段的编号(satellite pass number)，根据卫星重复周期的特性，一般卫星采集的数据按弧段(pass)进行存储，一个弧段的数据存储在一个数据文件中，这种存储方式便于对采集的数据进行管理和使用。

步骤109，根据幅宽区域和卫星弧段号对格网点的垂线偏差值进行分组。垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值。将幅宽区域中对应同一卫星弧段号的所有垂线偏差值分成一组，得到的分组(m，n)，m表示幅宽区域的序号，m∈M；n表示与幅宽区域对应的卫星弧段号。

步骤110，判断每组内格网点的垂线偏差值的数量是否大于或等于2，得到第一判断结果。步骤110具体包括：判断每组内的每个格网点的垂线偏差值的数量是否大于或等于2，得到第一判断结果。

步骤111，当第一判断结果表示是，则垂线偏差值的数量大于或等于2的格网点为第一格网点，计算第一格网点的垂线偏差值的标准差。

本实施例以幅宽区域H为例进行说明，图6为本发明实施例所提供的幅宽区域H内的格网点位置关系图，参见图6。

图6中，横坐标表示经度(Longitude，Lon)，纵坐标表示纬度(Latitude，Lat)，H₁、H₂、…、H_x-1、H_x表示幅宽区域H内的格网点，x表示格网点的序号，x∈X，X表示幅宽区域H内的格网点的总数。卫星对地测量时，这些格网点均能计算出各自的垂线偏差值。对幅宽区域H内所有垂线偏差值根据卫星弧段号(n)进行分组，则每个垂线偏差值均可划入分组(m_H，n)，m_H表示幅宽区域H。对相同分组的垂线偏差值进行统计，统计分组(m_H，n)内每一个格网点的垂线偏差值，若格网点x的垂线偏差值的数量大于或等于2，则计算分组(m_H，n)内格网点x的垂线偏差值的标准差。

步骤112之前，还包括：当第一判断结果表示否，即格网点x的垂线偏差值的数量小于2，则不计算该格网点的垂线偏差值的标准差，并删除该格网点的垂线偏差值。

步骤105-步骤111对每刈幅的观测数据进行格网点垂线偏差计算并得到格网点的垂线偏差值，对于相同刈幅测量区域的不同周期相同弧段的垂线偏差值按照步骤109进行分组统计。通过多个重复周期的观测数据，可以统计出各个幅宽区域内垂线偏差值的一致性，即标准差。重复周期的观测数据的数量优选大于20个。

步骤112，根据幅宽区域内所有标准差计算标准差均值；标准差均值为幅宽区域的测量精度。本实施例以幅宽区域H为例进行说明，对幅宽区域H内所有的标准差求均值，即可得到幅宽区域H的标准差均值，幅宽区域H的标准差均值反映了幅宽区域H的测量精度。采用步骤110-步骤112可计算得到刈幅区域内每个幅宽区域的标准差均值，也即每个幅宽区域的测量精度。

步骤113，比较所有幅宽区域的测量精度，对幅宽区域的测量精度进行评估。比较所有幅宽区域的测量精度，幅宽区域的标准差均值越小，则该幅宽区域的测量精度越高；幅宽区域的标准差均值越大，则该幅宽区域的测量精度越低。

本实施例针对宽刈幅干涉雷达高度计法人的测量精度与幅角的相关性特点，提出了一种评价干涉雷达高度计在不同幅角区域测量精度的方法，利用宽刈幅干涉雷达高度计的观测数据计算格网点处的垂线偏差，根据格网点垂线偏差计算得到格网点的垂线偏差值，对于相同刈幅测量区域的不同周期相同弧段的垂线偏差值进行分组统计，判断求取每组内格网点垂线偏差值的标准差，进一步计算得到幅宽区域的标准差均值，即幅宽区域的测量精度，通过比较所有幅宽区域的测量精度，对幅宽区域的测量精度进行评估。该方法简单易行，应用性强；且充分利用了多周期卫星全球海域的观测数据，提高了测量精度评估结果的可靠性。

通过本发明所提出的评估干涉雷达高度计测量精度的方法，能够得到不同刈幅测量区域的测量精度，测量精度能够进一步应用于通过宽刈幅干涉雷达高度计观测数据反演海洋重力场等研究。

本实施例提供一种评估干涉雷达高度计测量精度的系统，图7为本发明实施例所提供的评估干涉雷达高度计测量精度的系统的系统结构图。参见图7，评估干涉雷达高度计测量精度系统包括：

划分模块201，用于获取干涉雷达高度计在海面测量的刈幅区域，对刈幅区域进行划分，得到多个幅宽区域。划分模块201具体包括：划分单元，用于将刈幅区域均分为M个幅宽区域，每个幅宽区域的幅宽范围为20千米(km)至40km。

经纬度格网分辨率模块202，用于获取干涉雷达高度计的测量方格，根据测量方格确定经纬度格网分辨率。测量方格代表最小化海面高的测量结果。经纬度格网分辨率模块202具体包括：经纬度格网分辨率单元，用于根据测量方格确定经纬度格网分辨率的大小，1'(分)经纬度格网分辨率对应的测量方格的边长范围为1.8km～2.6km。本实施例中测量方格的边长：经纬度格网分辨率＝5km：2.5'，即测量方格的边长d＝5km，测量方格的规格为5km*5km。

格网模块203，用于根据经纬度格网分辨率对全球表面进行划分，得到全球经纬度格网和全球经纬度格网的所有测量方格。全球经纬度格网包含0°经线和0°纬线。

观测数据模块204，用于获取干涉雷达高度计的观测数据；观测数据包括：刈幅区域内所有测量方格的海面高测量值、所有测量方格的中心点坐标和卫星弧段号。

垂线偏差模块205，用于根据观测数据和全球经纬度格网计算幅宽区域内全球经纬度格网的格网点的垂线偏差。垂线偏差包括沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差。

垂线偏差模块205包括：中心方格单元，用于获取格网点所在的中心方格的海面高测量值。

海面高测量值单元，用于获取中心方格沿轨正前方向的第一方格的海面高测量值、正左方向的第二方格的海面高测量值、正右方向的第三方格的海面高测量值和正后方向的第四方格的海面高测量值。

沿轨方向垂线偏差单元，用于根据公式(1)计算格网点的沿轨方向垂线偏差，

公式(1)中，

表示格网点的沿轨方向垂线偏差；k_T表示格网点K至第四方格A4的距离与测量方格边长d之比，k_T∈[0,1]；H_A1表示第一方格A1的海面高测量值，H_A表示中心方格A的海面高测量值，d表示测量方格的边长，H_A4表示第四方格A4的海面高测量值。

表示第一方格A1与中心方格A之间的海面高梯度，

表示中心方格A与第四方格A4之间的海面高梯度。

沿轨法方向垂线偏差单元，用于根据公式(2)计算格网点的沿轨法方向垂线偏差，

公式(2)中，

表示格网点的沿轨法方向垂线偏差；k_N表示格网点K至第二方格A2的距离与测量方格边长d之比，k_N∈[0,1]；H_A3表示第三方格A3的海面高测量值，H_A2表示第二方格A2的海面高测量值。

表示第三方格A3与中心方格A之间的海面高梯度，

表示中心方格A与第二方格A2之间的海面高梯度。

方位角模块206，用于根据测量方格的经纬度坐标计算得到格网点沿轨方向的方位角。

方位角模块206包括：方位角单元，用于根据测量方格中心点的经纬度坐标和公式(3)计算格网点沿轨方向的方位角α，第一方格A1中心点的经纬度坐标为(lon1，lat1)，中心方格A中心点的经纬度坐标为(lon，lat)，

α＝arctan2[(lon1-lon)×cos(lat),(lat1-lat)] (3)

公式(3)中，α表示格网点沿轨方向的方位角，lon1表示第一方格A1中心点的经度，lat1表示第一方格A1中心点的纬度，lon表示中心方格A中心点的经度，lat表示中心方格A中心点的纬度。

垂线偏差值模块207，用于根据格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和方位角计算得到格网点的垂线偏差值，垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值。

垂线偏差值模块207包括：垂线偏差值单元，用于根据格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和方位角，以及公式(4)计算得到格网点的子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值，

公式(4)中，ξ表示格网点的子午方向垂线偏差值，η表示格网点的卯酉方向垂线偏差值。

卫星弧段号模块208，用于根据幅宽区域获取与幅宽区域对应的卫星弧段号。

分组模块209，用于根据幅宽区域和卫星弧段号对格网点的垂线偏差值进行分组。垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值。将幅宽区域中对应同一卫星弧段号的所有垂线偏差值分成一组，得到的分组(m，n)，m表示幅宽区域的序号，m∈M；n表示与幅宽区域对应的卫星弧段号。

第一判断模块210，用于判断每组内格网点的垂线偏差值的数量是否大于或等于2，得到第一判断结果；具体为判断每组内的每个格网点的垂线偏差值的数量是否大于或等于2。第一判断结果表示是，执行标准差模块211；第一判断结果表示否，执行删除模块。

标准差模块211，用于垂线偏差值的数量大于或等于2的格网点为第一格网点，计算第一格网点的垂线偏差值的标准差。

删除模块，用于删除垂线偏差值的数量小于2的格网点的垂线偏差值。

标准差均值模块212，用于根据幅宽区域内所有标准差计算标准差均值；标准差均值为幅宽区域的测量精度。

评估模块213，用于比较所有幅宽区域的测量精度，对幅宽区域的测量精度进行评估。比较所有幅宽区域的测量精度，幅宽区域的标准差均值越小，则该幅宽区域的测量精度越高；幅宽区域的标准差均值越大，则该幅宽区域的测量精度越低。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种评估干涉雷达高度计测量精度方法，其特征在于，包括：

获取干涉雷达高度计在海面测量的刈幅区域，对所述刈幅区域进行划分，得到多个幅宽区域；

获取所述干涉雷达高度计的测量方格，根据所述测量方格确定经纬度格网分辨率；

根据所述经纬度格网分辨率对全球表面进行划分，得到全球经纬度格网和所述全球经纬度格网的所有测量方格；

获取所述干涉雷达高度计的观测数据；所述观测数据包括：所述刈幅区域内所有测量方格的海面高测量值；

根据所述观测数据和所述全球经纬度格网计算所述幅宽区域内所述全球经纬度格网的格网点的沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差；

根据所述测量方格的经纬度坐标计算得到所述格网点沿轨方向的方位角；

根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角计算得到所述格网点的垂线偏差值；所述垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值；

根据所述幅宽区域获取与所述幅宽区域对应的卫星弧段号；

根据所述幅宽区域和所述卫星弧段号对所述格网点的垂线偏差值进行分组；垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值；将幅宽区域中对应同一卫星弧段号的所有垂线偏差值分成一组，得到的分组(m,n)，m表示幅宽区域的序号，n表示与幅宽区域对应的卫星弧段号；

判断每组内所述格网点的垂线偏差值的数量是否大于或等于2，得到第一判断结果；

当所述第一判断结果表示是，则垂线偏差值的数量大于或等于2的格网点为第一格网点，计算所述第一格网点的垂线偏差值的标准差；

根据所述幅宽区域内所有标准差计算标准差均值；所述标准差均值为所述幅宽区域的测量精度；

比较所有所述幅宽区域的测量精度，对所述幅宽区域的测量精度进行评估。

2.根据权利要求1所述的评估干涉雷达高度计测量精度方法，其特征在于，所述根据所述观测数据和所述全球经纬度格网计算所述幅宽区域内所述全球经纬度格网的格网点的沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差，包括：

获取所述格网点所在的中心方格的海面高测量值；

获取所述中心方格沿轨正前方向的第一方格的海面高测量值、正左方向的第二方格的海面高测量值、正右方向的第三方格的海面高测量值和正后方向的第四方格的海面高测量值；

根据公式

计算所述格网点的沿轨方向垂线偏差，

式中，

表示所述格网点的沿轨方向垂线偏差；k_T表示所述格网点K至所述第四方格A4的距离与所述测量方格边长d之比，k_T∈[0,1]；H_A1表示所述第一方格A1的海面高测量值，H_A表示所述中心方格A的海面高测量值，d表示所述测量方格的边长，H_A4表示所述第四方格A4的海面高测量值；

根据公式

计算所述格网点的沿轨法方向垂线偏差，

式中，

表示所述格网点的沿轨法方向垂线偏差；k_N表示所述格网点K至所述第二方格A2的距离与所述测量方格边长d之比；H_A3表示所述第三方格A3的海面高测量值，H_A2表示所述第二方格A2的海面高测量值。

3.根据权利要求2所述的评估干涉雷达高度计测量精度方法，其特征在于，所述根据所述测量方格的经纬度坐标计算得到所述格网点沿轨方向的方位角，具体包括：

根据所述测量方格中心点的经纬度坐标和公式α＝arctan2[(lon1-lon)×cos(lat),(lat1-lat)]计算所述格网点沿轨方向的方位角，

式中，α表示所述格网点沿轨方向的方位角，lon1表示所述第一方格A1 中心点的经度，lat1表示所述第一方格A1中心点的纬度，lon表示所述中心方格A中心点的经度，lat表示所述中心方格A中心点的纬度。

4.根据权利要求3所述的评估干涉雷达高度计测量精度方法，其特征在于，所述根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角计算得到所述格网点的垂线偏差值，包括：

根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角，以及公式

计算得到所述格网点的子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值，

式中，ξ表示所述格网点的子午方向垂线偏差值，η表示所述格网点的卯酉方向垂线偏差值。

5.一种评估干涉雷达高度计测量精度的系统，其特征在于，包括：

划分模块，用于获取干涉雷达高度计在海面测量的刈幅区域，对所述刈幅区域进行划分，得到多个幅宽区域；

经纬度格网分辨率模块，用于获取所述干涉雷达高度计的测量方格，根据所述测量方格确定经纬度格网分辨率；

格网模块，用于根据所述经纬度格网分辨率对全球表面进行划分，得到全球经纬度格网和所述全球经纬度格网的所有测量方格；

观测数据模块，用于获取所述干涉雷达高度计的观测数据；所述观测数据包括：所述刈幅区域内所有测量方格的海面高测量值；

垂线偏差模块，用于根据所述观测数据和所述全球经纬度格网计算所述幅宽区域内所述全球经纬度格网的格网点的沿轨方向垂线偏差和沿轨法方向垂线偏差；

方位角模块，用于根据所述测量方格的经纬度坐标计算得到所述格网点沿轨方向的方位角；

垂线偏差值模块，用于根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角计算得到所述格网点的垂线偏差值；所述垂线偏差值包括子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值；

卫星弧段号模块，用于根据所述幅宽区域获取与所述幅宽区域对应的卫星弧段号；

分组模块，用于根据所述幅宽区域和所述卫星弧段号对所述格网点的垂线偏差值进行分组；垂线 偏差值包括子午方向垂线 偏差值和卯酉方向垂线 偏差值；将幅宽区域中对应同一卫星弧段号的所有垂线 偏差值分成一组，得到的分组(m,n)，m表示幅宽区域的序号，n表示与幅宽区域对应的卫星弧段号；

第一判断模块，用于判断每组内所述格网点的垂线偏差值的数量是否大于或等于2，得到第一判断结果；所述第一判断结果表示是，执行标准差模块；

所述标准差模块，用于垂线偏差值的数量大于或等于2的格网点为第一格网点，计算所述第一格网点的垂线偏差值的标准差；

标准差均值模块，用于根据所述幅宽区域内所有标准差计算标准差均值；所述标准差均值为所述幅宽区域的测量精度；

评估模块，用于比较所有所述幅宽区域的测量精度，对所述幅宽区域的测量精度进行评估。

6.根据权利要求5所述的评估干涉雷达高度计测量精度系统，其特征在于，所述垂线偏差模块，包括：

中心方格单元，用于获取所述格网点所在的中心方格的海面高测量值；

海面高测量值单元，用于获取所述中心方格沿轨正前方向的第一方格的海面高测量值、正左方向的第二方格的海面高测量值、正右方向的第三方格的海面高测量值和正后方向的第四方格的海面高测量值；

沿轨方向垂线偏差单元，用于根据公式

计算所述格网点的沿轨方向垂线偏差，

式中，

表示所述格网点的沿轨方向垂线偏差；k_T表示所述格网点K至所述第四方格A4的距离与所述测量方格边长d之比，k_T∈[0,1]；H_A1表示所述第一方格A1的海面高测量值，H_A表示所述中心方格A的海面高测量值，d表示所述测量方格的边长，H_A4表示所述第四方格A4的海面高测量值；

沿轨法方向垂线偏差单元，用于根据公式

计算所述格网点的沿轨法方向垂线偏差，

式中，

表示所述格网点的沿轨法方向垂线偏差；k_N表示所述格网点K至所述第二方格A2的距离与所述测量方格边长d之比；H_A3表示所述第三方格A3的海面高测量值，H_A2表示所述第二方格A2的海面高测量值。

7.根据权利要求6所述的评估干涉雷达高度计测量精度系统，其特征在于，所述方位角模块，具体包括：

方位角单元，用于根据所述测量方格中心点的经纬度坐标和公式α＝arctan2[(lon1-lon)×cos(lat),(lat1-lat)]计算所述格网点沿轨方向的方位角，

式中，α表示所述格网点沿轨方向的方位角，lon1表示所述第一方格A1中心点的经度，lat1表示所述第一方格A1中心点的纬度，lon表示所述中心方格A中心点的经度，lat表示所述中心方格A中心点的纬度。

8.根据权利要求7所述的评估干涉雷达高度计测量精度系统，其特征在于，所述垂线偏差值模块，包括：

垂线偏差值单元，用于根据所述格网点的沿轨方向垂线偏差、沿轨法方向垂线偏差和所述方位角，以及公式

计算得到所述格网点的子午方向垂线偏差值和卯酉方向垂线偏差值，

式中，ξ表示所述格网点的子午方向垂线偏差值，η表示所述格网点的卯酉方向垂线偏差值。

Images