CN113777606A - 分布式geo sar三维形变反演多角度选取方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法及装置，所述方法包括获取分布式GEO SAR系统对观测目标全部照射的空间范围内的速度、坐标、场景坐标，得到三维形变模型系数矩阵；通过各观测角度下的干涉图相位方差获得相位误差的协方差矩阵；根据所述三维形变模型系数矩阵和所述相位误差的协方差矩阵，计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数；基于所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数,进行最优组合选择。根据本发明的方案，可有效提高地表三维形变反演精度。

Description

分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法及装置
技术领域
本发明涉及雷达领域，尤其涉及一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法及装置。
背景技术
地球同步轨道合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar,GEOSAR)运行在约36000km轨道高度上，具有快速重访能力和连续覆盖性能。但是，对于中等倾角的星下点为“小8”轨迹的GEO SAR而言，其在实现形变反演应用中面临目标散射时间去相关、大气扰动去相关，且其东西方向角度差异小，三维形变反演性能较差。在单星GEO SAR基础上增加被动接收的从星构成的分布式GEO SAR，可克服上述不足，对观测地区实现厘米级至毫米级的应急响应三维形变测量，在防灾减灾和灾害监测方面具有重要意义。
然而，与单基地SAR不同，分布式GEO SAR在三维形变反演方面面临以下问题：(1)收发平台分置，单基地SAR的三维形变反演模型及精度分析方法失效；(2)系统观测角度多，无法选择最优的观测角度进行三维形变反演。因此，需建立分布式GEO SAR三维形变反演精度分析方法，并选择反演性能最佳的观测角度组合。但现有的形变反演方法并不能解决上述问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法及装置，所述方法及装置，用以解决现有技术中分布式GEO SAR在三维形变反演方面面临的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：获取分布式GEO SAR系统对观测目标全部照射的空间范围内的速度、坐标、场景坐标；其中场景中心记为P0，根据场景中心P0计算正北、正东和垂直三个方向的单位矢量
Figure BDA0003207734060000021
选取任意三个观测角度，获取各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置SAn，计算轨道孔径中心时刻的双基地角βn和GEO卫星到目标斜距的单位矢量
Figure BDA0003207734060000022
得到三维形变模型系数矩阵Θ，其中n＝1,2,3；
步骤S102：由干涉图的多视视数N和相关系数γ计算各观测角度下的干涉图相位方差，通过各观测角度下的干涉图相位方差获得相位误差的协方差矩阵CΦ；
步骤S103：根据所述三维形变模型系数矩阵Θ和所述相位误差的协方差矩阵CΦ，计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数；
步骤S104：基于所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数,进行最优组合选择：
Figure BDA0003207734060000023
在所述分布式GEO SAR系统对所述观测目标的全部照射轨道范围Sa上，获得最优的三个观测角度组合，其中，SA1,SA2,SA3分别为各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置，P0为观测场景中心，PDOPd(SA1,SA2,SA3,P0)为分布式SAR系统在SA1,SA2,SA3位置对P0进行三维形变反演的测量精度系数。
根据本发明第二方面，提供一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取装置，所述装置包括：
系数矩阵获取模块：配置为获取分布式GEO SAR系统对观测目标全部照射的空间范围内的速度、坐标、场景坐标；其中场景中心记为P0，根据场景中心P0计算正北、正东和垂直三个方向的单位矢量
Figure BDA0003207734060000031
选取任意三个观测角度，获取各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置SAn，计算轨道孔径中心时刻的双基地角βn和GEO卫星到目标斜距的单位矢量
Figure BDA0003207734060000032
得到三维形变模型系数矩阵Θ，其中n＝1,2,3；
协方差矩阵获取模块：配置为由干涉图的多视视数N和相关系数γ计算各观测角度下的干涉图相位方差，通过各观测角度下的干涉图相位方差获得相位误差的协方差矩阵CΦ；
精度系数计算模块：配置为根据所述三维形变模型系数矩阵Θ和所述相位误差的协方差矩阵CΦ，计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数；
确定观测角度模块：配置为基于所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数,进行最优组合选择：
Figure BDA0003207734060000033
在所述分布式GEO SAR系统对所述观测目标的全部照射轨道范围Sa上，获得最优的三个观测角度组合，其中，SA1,SA2,SA3分别为各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置，P0为观测场景中心，PDOPd(SA1,SA2,SA3,P0)为分布式SAR系统在SA1,SA2,SA3位置对P0进行三维形变反演的测量精度系数。
根据本发明第三方面，提供一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取系统，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法。
根据本发明第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法。
根据本发明的上述方案，本发明的方法，建立了分布式GEO SAR三维形变反演模型及其精度分析方法；提供了如何选择最优的观测角度进行三维形变反演的方法和在观测角度选取的过程中的三维形变反演精度评估的准则，实现对三维形变反演精度综合直观的评估。通过选择最优的角度组合进行形变反演，可有效提高地表三维形变反演精度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明提供如下附图进行说明。在附图中：
图1为本发明一个实施方式的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法流程示意图；
图2为本发明一个实施方式的三维形变反演多角度选取方法示意图；
图3为本发明一个实施方式的SAR数据获取原理示意图；
图4(A)为本发明一个实施方式的仿真场景高程图；
图4(B)为本发明一个实施方式的高度方向形变量示意图；
图5(A)为本发明一个实施方式的南北方向的形变反演仿真验证结果示意图；
图5(B)为本发明一个实施方式的东西方向的形变反演仿真验证结果示意图；
图5(C)为本发明一个实施方式的高度方向的形变反演仿真验证结果示意图；
图6为本发明一个实施方式的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取装置结构框图。
具体实施方式
首先结合图1说明本发明一个实施方式的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法流程。如图1-2所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：获取分布式GEO SAR系统对观测目标全部照射的空间范围内的速度、坐标、场景坐标；其中场景中心记为P0，根据场景中心P0计算正北、正东和垂直三个方向的单位矢量
Figure BDA0003207734060000051
选取任意三个观测角度，获取各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置SAn，计算轨道孔径中心时刻的双基地角βn和GEO卫星到目标斜距的单位矢量
Figure BDA0003207734060000052
得到三维形变模型系数矩阵Θ，其中n＝1,2,3；
步骤S102：由干涉图的多视视数N和相关系数γ计算各观测角度下的干涉图相位方差，通过各观测角度下的干涉图相位方差获得相位误差的协方差矩阵CΦ；
步骤S103：根据所述三维形变模型系数矩阵Θ和所述相位误差的协方差矩阵CΦ，计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数；
步骤S104：基于所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数,进行最优组合选择：
Figure BDA0003207734060000053
在所述分布式GEO SAR系统对所述观测目标的全部照射轨道范围Sa上，获得最优的三个观测角度组合，其中，SA1,SA2,SA3分别为各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置，P0为观测场景中心，PDOPd(SA1,SA2,SA3,P0)为分布式SAR系统在SA1,SA2,SA3位置对P0进行三维形变反演的测量精度系数。
如图3所示，所述步骤S101：获取分布式GEO SAR系统对观测目标全部照射的空间范围内的速度、坐标、场景坐标；其中场景中心记为P0，根据场景中心P0计算正北、正东和垂直三个方向的单位矢量
Figure BDA0003207734060000061
选取任意三个观测角度，获取各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置SAn，计算轨道孔径中心时刻的双基地角βn和GEO卫星到目标斜距的单位矢量
Figure BDA0003207734060000062
得到三维形变模型系数矩阵Θ，其中n＝1,2,3，其中：
所述三维形变模型系数矩阵Θ，计算方式为：
Figure BDA0003207734060000063
其中λ为雷达波长，<·,·>表示向量内积。
具体的三维形变反演模型建立原理如下所示。
假设SA1、SA2和SA3分别代表分布式GEO SAR在三个不同观测角度下获得的等效孔径中心位置，对应测得的形变干涉相位分别为Φ1、Φ2和Φ3，则建立的基于多角度观测的三维形变反演模型表示为
Φ＝Θd (3)
其中，Φ＝(Φ1,Φ2,Φ3)T为相位测量矢量，Θ为所述三维形变模型系数矩阵，d＝(dN,dE,dU)T表示直角坐标系下的地表三维形变信息，dN为南北方向形变量，dE为东西方向形变量，dU为垂直方向形变量，T为转置。
D-InSAR(Differential Synthetic Aperture Radar Interferometry，D-InSAR)测量的形变场并不是地表真实的垂直向、东西向、南北向形变，而是地表形变场在卫星视线向上的投影，因此需要确定分布式GEO SAR在不同观测视角对目标场景区域的形变测量敏感方向和观测形变量，这一点是现有的形变反演研究所没有考虑的。
定义ST和SR分别为发射机和接收机位置，SA为等效的孔径中心位置。P为场景观测目标的位置，下标1和2分别代表前后两次测量。干涉相位的表示为
Figure BDA0003207734060000071
其中
Figure BDA0003207734060000072
对式(5)进行Taylor一阶展开得到
Figure BDA0003207734060000073
将式(6)代入式(4)中，可分离出形变相位表示为
Figure BDA0003207734060000074
形变相位对形变求导得到
Figure BDA0003207734060000075
其中β为
Figure BDA0003207734060000076
和
Figure BDA0003207734060000077
的夹角，即双基地角。
由式(8)可知对形变最敏感的方向也就是测量方向
Figure BDA0003207734060000078
结合公式(3)和(8)，即可得到三维形变模型系数矩阵Θ表达式(2)。
所述步骤S102：由干涉图的多视视数N和相关系数γ计算各观测角度下的干涉图相位方差，通过各观测角度下的干涉图相位方差获得相位误差的协方差矩阵CΦ，其中：
所述相关系数γ可以基于形变测量的时间和RFI去相关等影响进行假设。
一般地，GEO SAR系统对目标的覆盖角度范围很大，不同观测角度的GEO SAR成像子孔径之间没有重叠。因此，这些子孔径数据可以被认为是独立的，不同观测角度下获得的干涉图之间也是不相关的。这时，所述协方差矩阵CΦ中非对角线上的元素均为0，CΦ只由对角线上的元素确定表示为
Figure BDA0003207734060000081
其中，各观测角度下的干涉图相位方差
Figure BDA0003207734060000082
由对应干涉图的多视视数N和相关系数γ计算,
Figure BDA0003207734060000083
所述步骤S103：根据所述三维形变模型系数矩阵Θ和所述相位误差的协方差矩阵CΦ，计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数PDOPd，其中：
本实施例中，区分与不区分各个观测角度下生成干涉图的相位误差大小的情况，计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数PDOPd的方式不同，
区分各个观测角度下生成干涉图的相位误差大小，
Figure BDA0003207734060000084
不区分各个观测角度下生成干涉图的相位误差大小，
Figure BDA0003207734060000085
其中，tr(·)为矩阵的迹，
本实施例中，引入最小定位精度系数(Position Dilution of Precision,PDOP)的概念来评估不同子孔径数据组合下场景目标三维形变测量精度的综合表现。根据经典的PDOP定义，定义三维形变的测量精度系数PDOPd表示为
Figure BDA0003207734060000091
其中，Λ2表示三个维度形变方差和，表征了三维形变反演的综合精度；
Figure BDA0003207734060000092
表示三张干涉图的相位方差和。
对式(3)使用最小二乘方法得到三维形变量的估计
Figure BDA0003207734060000093
表示为
Figure BDA0003207734060000094
其中，CΦ为相位误差的协方差矩阵。
根据式(14)，估计获得的形变量的协方差矩阵
Figure BDA0003207734060000095
表示为
Figure BDA0003207734060000096
利用多角度观测方法获得三维形变量的方差矢量表示为
Figure BDA0003207734060000097
将式(9)和式(16)代入式(13)得到PDOPd表达式为
Figure BDA0003207734060000098
若不区分各个子孔径下生成干涉图的相位误差大小，则上式可以简化为
Figure BDA0003207734060000099
所述步骤S104：基于所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数,进行最优组合选择：
Figure BDA00032077340600000910
在所述分布式GEO SAR系统对所述观测目标的全部照射轨道范围Sa上，获得最优的三个观测角度组合，其中，SA1,SA2,SA3分别为各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置，P0为观测场景中心，PDOPd(SA1,SA2,SA3,P0)为分布式SAR系统在SA1,SA2,SA3位置对P0进行三维形变反演的测量精度系数，其中：
分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内选取的子孔径生成的干涉图的相位噪声是稳定的，三维形变反演的精度主要取决于用于三维形变反演的子孔径的空间几何关系，即观测角度位置的选择。因此，需要在分布式GEO SAR系统对观测目标全部照射的空间范围内寻找最优的观测角度位置数据进行三维形变反演，使反演的三维形变综合精度达到最佳。考虑基于所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数,进行最优组合选择，
Figure BDA0003207734060000101
由于GEO SAR的轨迹非常弯曲和复杂，很难直接获得式(1)的解析解。因此，可以在分布式GEO SAR系统对目标的全部照射轨道范围Sa上，设置步进量或根据应用的精度需求进一步插值细化步进间隔，利用搜索算法获得最优的三个观测角度组合。
以下结合具体参数说明一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法。
在本实例中，我们考虑的分布式GEO SAR系统，由一颗具备收发能力的主星，和一颗仅被动接收信号从星伴随飞行组成。卫星轨道根数如表1所示，平台参数如表2所示。实现SAR三维形变反演至少需要三对SAR图像对，其中两对图像对由主卫星多次照射同一个地区获取，一对图像对由主星发射从星接收照射同一个地区获取，SAR数据获取原理如图3所示。
SAR成像的场景中心位于东经104.4°、北纬36.9°。场景中间放置了一个底座为1km×1km、高度为1m的金字塔。塔顶具有5cm的高度向形变量，从金字塔顶点到塔底存在沿着金字塔地形变化梯度方向线性下降的高度向形变量。东西向和南北向无形变。假设形变测量的时间基线为1天，卫星对该场景成像，每幅图像大小为120像素×120像素，像素间隔为10m。仿真场景的三维图像和高度形变量见图4(A)-4(B)。
表1
轨道根数 主星 从星
半长轴(km) 42164 42164
离心率 0 0
倾角(°) 16 16
近地点幅角(°) 0 0
升交点赤经经度(°) 88 127.8
平近点角(°) 0 0
表2
平台参数 数值
波长(m) 0.24
带宽(MHz) 60
脉宽(μs) 20
脉冲重复频率(Hz) 50
合成孔径时间(s) 1000
首先按照步骤1，获取分布式GEOSAR系统对观测目标全部照射的空间范围内的速度和坐标、场景坐标等信息(这里通过软件Satellite Tool Kit，设置卫星和目标位置后获取)。根据场景中心P0计算正北、正东和垂直三个方向的单位矢量
Figure BDA0003207734060000111
计算对应每个观测角度的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置SAn,n＝1,2,3，计算孔径中心时刻的双基地角βn,n＝1,2,3和GEO卫星到目标斜距的单位矢量
Figure BDA0003207734060000121
n＝1,2,3，得到，得到三维形变模型系数矩阵Θ。
步骤2，由等效多视视数N和干涉图的相关系数γ各观测角度下的干涉图相位方差
Figure BDA0003207734060000122
n＝1,2,3，获得相位误差的协方差矩阵CΦ，此处N＝1,相关系数γ为0.8。
步骤3，根据所得到的三维形变模型系数矩阵Θ和相位误差的协方差矩阵CΦ，不区分各个子孔径下生成干涉图的相位误差大小，使用式(12)计算测量精度系数PDOPd值。
步骤4，利用PDOP准则下的最优角度组合选择方法，
Figure BDA0003207734060000123
在分布式GEO SAR系统对目标全部照射的空间范围Sa上，设置步进量为600s，利用搜索算法获得最优的三个观测角度组合，孔径中心位置对应的真近点角分别为9.9°，89.4°和124.1°。
依据选取最佳的三个观测角度，然后在这三个角度对应的轨道位置对场景进行差分干涉处理，图5(A)-5(C)展示了最后的三维形变反演结果。可以看出高度向具有明显的形变，这与设置的高度向形变是一致的。
同时，比较使用选取方法与不使用选取方法，即任意选取三个观测角度组合，孔径中心位置对应的真近点角分别为39.7°，121.7°和86.9°的两组形变反演精度对比结果如表3，证明了本方法的有效性。
表3三维形变反演精度评估
使用选取方法 不使用选取方法
南北方向(cm) 0.7 6.8
东西方向(cm) 1.5 1.0
高度方向(cm) 3.9 2.5
PDOP<sub>d</sub> 6.2 21.6
本发明实施例进一步给出一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取装置，如图6所示，所述装置包括：
系数矩阵获取模块：配置为获取分布式GEO SAR系统对观测目标全部照射的空间范围内的速度、坐标、场景坐标；其中场景中心记为P0，根据场景中心P0计算正北、正东和垂直三个方向的单位矢量
Figure BDA0003207734060000131
选取任意三个观测角度，获取各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置SAn，计算轨道孔径中心时刻的双基地角βn和GEO卫星到目标斜距的单位矢量
Figure BDA0003207734060000132
得到三维形变模型系数矩阵Θ，其中n＝1,2,3；
协方差矩阵获取模块：配置为由干涉图的多视视数N和相关系数γ计算各观测角度下的干涉图相位方差，通过各观测角度下的干涉图相位方差获得相位误差的协方差矩阵CΦ；
精度系数计算模块：配置为根据所述三维形变模型系数矩阵Θ和所述相位误差的协方差矩阵CΦ，计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数；
确定观测角度模块：配置为基于所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数,进行最优组合选择：
Figure BDA0003207734060000133
在所述分布式GEO SAR系统对所述观测目标的全部照射轨道范围Sa上，获得最优的三个观测角度组合，其中，SA1,SA2,SA3分别为各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置，P0为观测场景中心，PDOPd(SA1,SA2,SA3,P0)为分布式SAR系统在SA1,SA2,SA3位置对P0进行三维形变反演的测量精度系数。
本发明实施例进一步给出一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取系统，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法。
本发明实施例进一步给出一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，实体机服务器，或者网络云服务器等，需安装Ubuntu操作系统)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S101：获取分布式GEO SAR系统对观测目标全部照射的空间范围内的速度、坐标、场景坐标；其中场景中心记为P0，根据场景中心P0计算正北、正东和垂直三个方向的单位矢量
Figure FDA0003207734050000011
选取任意三个观测角度，获取各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置SAn，计算轨道孔径中心时刻的双基地角βn和GEO卫星到目标斜距的单位矢量
Figure FDA0003207734050000012
得到三维形变模型系数矩阵Θ，其中n＝1,2,3；
步骤S102：由干涉图的多视视数N和相关系数γ计算各观测角度下的干涉图相位方差，通过各观测角度下的干涉图相位方差获得相位误差的协方差矩阵CΦ；
步骤S103：根据所述三维形变模型系数矩阵Θ和所述相位误差的协方差矩阵CΦ，计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数；
步骤S104：基于所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数,进行最优组合选择：
Figure FDA0003207734050000013
在所述分布式GEO SAR系统对所述观测目标的全部照射轨道范围Sa上，获得最优的三个观测角度组合，其中，SA1,SA2,SA3分别为各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置，P0为观测场景中心，PDOPd(SA1,SA2,SA3,P0)为分布式SAR系统在SA1,SA2,SA3位置对P0进行三维形变反演的测量精度系数。
2.如权利要求1所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法，其特征在于，所述三维形变模型系数矩阵Θ，计算方式为：
Figure FDA0003207734050000021
其中λ为雷达波长，<·,·>表示向量内积。
3.如权利要求2所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法，其特征在于，所述步骤S102，所述相位误差的协方差矩阵CΦ表示为
Figure FDA0003207734050000022
其中，各观测角度下的干涉图相位方差
Figure FDA0003207734050000023
由对应干涉图的多视视数N和相关系数γ计算,
Figure FDA0003207734050000024
4.如权利要求3所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法，其特征在于，所述步骤S103计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数PDOPd的方式：
在区分各个观测角度下生成干涉图的相位误差大小时，
Figure FDA0003207734050000025
在不区分各个观测角度下生成干涉图的相位误差大小时，
Figure FDA0003207734050000026
其中，tr(·)为矩阵的迹。
5.一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取装置，其特征在于，所述装置包括：
系数矩阵获取模块：配置为获取分布式GEO SAR系统对观测目标全部照射的空间范围内的速度、坐标、场景坐标；其中场景中心记为P0，根据场景中心P0计算正北、正东和垂直三个方向的单位矢量
Figure FDA0003207734050000031
选取任意三个观测角度，获取各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置SAn，计算轨道孔径中心时刻的双基地角βn和GEO卫星到目标斜距的单位矢量
Figure FDA0003207734050000032
得到三维形变模型系数矩阵Θ，其中n＝1,2,3；
协方差矩阵获取模块：配置为由干涉图的多视视数N和相关系数γ计算各观测角度下的干涉图相位方差，通过各观测角度下的干涉图相位方差获得相位误差的协方差矩阵CΦ；
精度系数计算模块：配置为根据所述三维形变模型系数矩阵Θ和所述相位误差的协方差矩阵CΦ，计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数；
确定观测角度模块：配置为基于所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数,进行最优组合选择：
Figure FDA0003207734050000033
在所述分布式GEO SAR系统对所述观测目标的全部照射轨道范围Sa上，获得最优的三个观测角度组合，其中，SA1,SA2,SA3分别为各观测角度对应的轨道孔径中心时刻的差分干涉测量的等效孔径中心位置，P0为观测场景中心，PDOPd(SA1,SA2,SA3,P0)为分布式SAR系统在SA1,SA2,SA3位置对P0进行三维形变反演的测量精度系数。
6.如权利要求5所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取装置，其特征在于，所述三维形变模型系数矩阵Θ，计算方式为：
Figure FDA0003207734050000041
其中λ为雷达波长，<·,·>表示向量内积。
7.如权利要求6所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取装置，其特征在于，所述相位误差的协方差矩阵CΦ表示为
Figure FDA0003207734050000042
其中，各观测角度下的干涉图相位方差
Figure FDA0003207734050000043
由对应干涉图的多视视数N和相关系数γ计算,
Figure FDA0003207734050000044
8.如权利要求7所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取装置，其特征在于，所述计算所述分布式GEO SAR系统对观测目标在全部照射时间段内的测量精度系数最小定位精度系数PDOPd的方式：
在区分各个观测角度下生成干涉图的相位误差大小时，
Figure FDA0003207734050000045
在不区分各个观测角度下生成干涉图的相位误差大小时，
Figure FDA0003207734050000046
其中，tr(·)为矩阵的迹。
9.一种分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取系统，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如权利要求1-4中任一项所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如权利要求1-4中任一项所述的分布式GEO SAR三维形变反演多角度选取方法。
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