CN116299453A - 星载sar非沿迹模式干涉高程测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法。本发明建立了非沿迹弯曲条带场景下的重轨干涉成像处理模型，针对非沿迹成像模式构型设计波束指向范围和重轨干涉基线，优选非沿迹局部地形重轨基线设计和重轨图像对，对重轨成像图像进行干涉相位处理和高程测量反演。本发明针对星载非沿迹SAR成像构型下应用卫星重轨干涉能力进行地形高程反演问题提出设计方案，弥补现有非沿迹局部地形干涉测量能力的不足。
Description
技术领域
本发明涉及合成孔径雷达技术领域，具体涉及一种星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式微波遥感设备，具有全天时、全天候、二维高分辨、强穿透性等优势，对灾害预警、环境监测和军事侦察等应用领域具有重大意义。非沿迹成像模式是星载SAR的一种特有的工作模式。传统星载SAR成像带沿卫星轨道生成，走向单一。星载非沿迹SAR通过连续调整俯仰维、方位维波束指向，直接生成沿目标地形的观测成像带，而不是传统的沿卫星轨道生成观测成像带，这使得其在对某些“非沿卫星航迹场景”如地震带、海岸线成像时从根本上减少了回波数据冗余度，显著提高星载SAR对狭长场景的观测效率。
干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，InSAR)基于二维SAR数据处理手段，通过将两幅相干性较好的复影像进行联合处理，结合卫星参数，从干涉图的相位差进行反演工作，从而计算出目标地区的地形信息与形变检测方法，可以实现SAR影像从二维图像向三维地形场景信息拓展。目前的InSAR处理大多是基于星载正侧视观测模式，尚未有针对非沿迹观测模式的研究。在非沿迹成像模式空变构型下，受斜视几何、轨道参数、卫星姿态、天线波束空变等影响，采用非沿迹模式进行重轨观测可能存在轨道不平行、斜视角不一致等问题，常规基于等多普勒中心的基线选取方法无法获得较好的数据相关性，无法直接应用常规星载正侧视成像模式的InSAR数据处理获取和处理方法。
因此，需面向非沿迹观测模式，拓展干涉SAR技术的应用，对该模式下的InSAR处理的难点进行研究，提出一种星载SAR非沿迹模式干涉处理方法，实现非沿迹区域的高程反演。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，针对非沿迹成像模式构型设计波束指向范围和重轨干涉基线，优选获取构成干涉处理能力的重轨图像对，实现了星载非沿迹模式弯曲场景成像带的重轨干涉处理方案规划。
本发明的星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，包括如下步骤：
步骤1，规划设计星载非沿迹SAR波位，使得SAR在照射目标场景期间斜距变化最小；
步骤2，选取最优干涉对构型：
卫星对非沿迹目标场景采用重轨观测，根据第一轨地形观测的波束指向范围控制重轨观测的波束指向变化范围，使得重轨观测范围和第一轨的地形观测范围一致，保证两轨图像间的多普勒中心频率差异最小，获得最佳方位多普勒去相干的最优干涉对构型；
步骤3，对同一非沿迹成像区域的重轨观测数据，采用非沿迹模式下的时域保相后向投影算法分别进行成像处理，得到两轨的SAR成像图像；
步骤4，对两轨SAR成像图像进行预滤波，滤除非公共频谱后，进行图像几何粗配准、像素及亚像素级配准，生成干涉图并去除平地相位；
步骤5，对去平地相位后的干涉图进行相位滤波后，进行干涉相位解缠处理；
步骤6，利用非沿迹卫星轨道航迹数据、基线参数对解缠后的干涉相位进行高程反演和地理编码处理，生成非沿迹场景数字高程模型。
较优的，所述步骤1中，首先确定目标场景；然后基于星载SAR与目标场景间的相对位置，建立空间几何模型，解析得到几何构型参数与斜距变化范围的关系；其中，目标的斜距历程采用泰勒级数展开斜距模型表示；然后在满足目标场景观测范围的情况下，采用凸优化方法得到照射待测场景期间斜距变化最小对应的最优波束指向。
较优的，所述步骤2中，重轨观测的临界基线准则为：
其中，B为系统带宽，B⊥为垂直基线，B⊥crit为临界垂直基线，λ为波长，c为光速，R为斜距，
为波束斜视角，θ为波束下视角，η为地形坡度；对应的基线去相干准则为：
根据卫星非沿迹模式下重轨干涉能力相干性和波束指向范围，控制重轨空间基线去相干和方位多普勒去相干；
重轨空间基线去相干计算方式如式(6)所示，其中，ρr为距离向分辨率：
方位多普勒去相干计算方式如式(7)所示，ρa为方位向分辨率，dφ为两次航过波束对目标场景指向的方位斜视旋转角度差：
总相干系数为：
γtotal＝γB·γD (8)
根据式(8)所示相干性准则优选二次航过轨道的重轨干涉基线，在非沿迹重轨波束设计时优选方位波束视角几何参数，控制两次波束照射范围的多普勒中心频率一致性，使得方位多普勒去相干达到最佳。
较优的，在波束下视角约束在30～50°范围区间内选取波束几何参数控制重轨有效基线在临界基线约束的10～20％范围，控制空间基线去相干参数使得非沿迹观测区间内平均相干系数在0.7以上。
较优的，所述步骤3成像处理时，首先根据成像分辨率要求沿弯曲场景观测带延展方向建立两次航过观测的成像网格覆盖全部场景；之后选取满足波束覆盖宽度的网格并根据波足走向进行偏移，偏移量以单元格为单位；依据划分偏移网格的方法可以减小冗余成像网格，提升非沿迹成像时域成像效率；成像网格划分后将成像网格坐标由场景坐标系转换到卫星天线坐标系，依据波束照射范围结果来判断成像网格是否被照射，然后将回波后向投影至成像网格上，实现相干积累成像。
较优的，所述步骤4预滤波时，首先计算重轨观测下在距离向和方位向频谱偏移量：
其中，Δfr、Δfa分别为距离向频谱偏移量和方位向偏频谱移量；fd1及fd2分别为两轨成像图像的方位中心频率；ηr为距离向地形坡度；vg为波足速度，ηa为方位向地形；
然后通过频谱截取，将非公共频谱滤除，保留频谱的公共区间。
较优的，所述步骤4中，所述粗配准为：首先通过主卫星的星历数据内插得到其运行轨迹，并选取主图像中的控制点，经前向地理编码，得到其地理坐标；之后通过同样的拟合方法得到从图像卫星的运行轨迹，将该控制点经后向地理编码获得其在从图像中的影像坐标；然后将两图像中的影像坐标相减即可获得方位向及距离向上的偏移量，基于偏移量对主从图像各点之间的偏移量补偿；
所述像素级配准为：在主图像中选定一个目标区域，于从图像中计算相干系数确定同名点，根据确定的若干同名点进行多项式拟合，得到全图的偏移量分布，实现像素级配准；
所述亚像素级配准为：完成像素级配准后，先对主从图像进行非基带双线性插值，之后同样使用滑动窗口计算相干系数，并完成偏移量拟合，实现亚像素级配准。
较优的，所述步骤5中，采用Goldstein滤波方法进行相位滤波，采用Goldstein支切法进行相位解缠。
较优的，相位解缠具体为：
1)识别干涉图中的残差点，具体判别方法如下：
其中，p、q为坐标行列值；
为缠绕算子，φp,q为p行q列的像素的相位值，当d≠0时认为该点为残差点，以此求出干涉图中的残差点分布；
2)对全图进行扫描，找到第一个残差点，在局部范围内寻找下一个残差点，并且相连，重复该过程直到连线中正负残差点总数相同，则结束连接，寻找新的起始残差点，直到连起所有残差点；
3)最后绕过枝切线对各像元逐一积分解缠，避免残差点被积分路径包围，最终得到解缠相位图像。
有益效果：
本发明建立了非沿迹弯曲条带场景下的重轨干涉成像处理模型。针对非沿迹成像模式构型设计波束指向范围和重轨干涉基线，优选非沿迹局部地形重轨基线设计和重轨图像对，对重轨成像图像进行干涉相位处理和高程测量反演。本发明针对星载非沿迹SAR成像构型下应用卫星重轨干涉能力进行地形高程反演问题提出设计方案，弥补现有非沿迹局部地形干涉测量能力的不足。
附图说明
图1为本发明提供的一种星载SAR非沿迹干涉测量方法的流程图；
图2为星载SAR非沿迹干涉测量重轨空间构型示意图；
图3为星载SAR非沿迹波束视角参数对重轨临界基线的影响。
图4为星载SAR非沿迹波束视角参数对干涉相干系数的影响。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，流程图如图1所示，包括如下步骤：
S1：确定非沿迹成像带区域，规划设计星载非沿迹SAR波位；
星载非沿迹SAR重轨空间构型如图2所示，针对特殊场景确定的卫星的观测成像带与星下点轨迹不再平行，场景存在一定的弯曲延展特性和斜向倾角。在非沿迹成像模式下需要通过连续调整俯仰维、方位维波束指向，使观测成像带沿目标地形方向。
波束在俯仰维、方位维两维转动，假设在成像时刻ta，波束中心与卫星速度间的夹角为α(ta)。工作在非沿迹条带模式下，波束中心与卫星速度间的夹角恒定不变，即：
同时，根据非沿迹SAR空间构型，目标的斜距历程R(ta)可以用泰勒级数展开斜距模型表示：
R(ta)＝R0+k1(ta-tp)+k2(ta-tp)2+k3(ta-tp)3+k4(ta-tp)4 (2)
式中，tp为目标的合成孔径中心时刻，R0为tp时刻雷达与目标间的距离，k1～k4为泰勒级数展开斜距模型的各阶系数。基于星载SAR与目标场景间的相对位置，建立空间几何模型，解析得到几何构型参数与斜距变化范围的关系，在满足“斜向场景”观测范围的情况下，采用凸优化方法得到最优波束指向，使照射场景期间斜距变化最小，减弱斜距的时变程度。
星载SAR非沿迹干涉测量重轨空间构型如图2所示，其中βf、βn分别为观测历程中下视角最大值和最小值，H为轨道高度，Ω为星下点轨迹与目标地形方向夹角，称为场景斜角；Wa、Wr分别为斜向场景的长和宽，Rc为中心时刻斜距值。α为天线沿距离向所成平面与地面的切线与场景方位向的夹角，称为非沿迹观测角。
依据斜距变化最小准则，在满足斜向场景观测范围的情况下，采用凸优化的方法得到最优的非沿迹观测角α′，其中Wr0为期望的距离向幅宽，Wa0为期望的方位向宽度，Rmax、Rmin分别为观测回波数据获取期间斜距变化的最大值和最小值，具体表达式如下：
根据式(3)得到最优的非沿迹观测角α′的解析表达。即可在任意轨道下，求得非沿迹观测角α′使数据获取期间斜距变化最小，减弱斜距历程的时变效应。S2：根据卫星重轨基线相干性准则和波束指向设计选取最优干涉对构型；
在确定非沿迹观测角和斜距历程后，需要基于卫星轨道辅助数据中的实际卫星天线的指向得到波束指向，结合两次航过的轨道信息进行波足计算。在确定第一轨的波束指向变化和成像范围后，根据波足走向确定弯曲场景观测带延展方向并选取地面参考点，控制重轨观测的波束指向变化范围，确保重轨的地形观测范围和第一轨的地形观测范围的一致性，控制两轨观测数据的多普勒中心频率差异最小，以保证两次非沿迹观测的波位覆盖的重叠区域满足干涉测量相干性需求。
在非沿迹成像的斜视构型下，重轨观测的临界基线准则表述如下：
其中，B为系统带宽，B⊥为垂直基线，B⊥crit为临界垂直基线，λ为波长，c为光速，R为斜距，
为波束斜视角，θ为波束下视角，η为地形坡度。对应的基线去相干准则表示为如下形式：
根据卫星非沿迹模式下重轨干涉能力相干性和波束指向范围，控制重轨空间基线去相干和方位多普勒去相干。
重轨空间基线去相干系数计算方式如式(6)所示，其中B⊥为垂直基线，ρr为距离向分辨率：
方位多普勒去相干系数计算方式如式(7)所示，其中θ为下视角，ρa为方位向分辨率，dφ为两次航过波束对目标场景指向的方位斜视旋转角度差：
根据以上重轨干涉相关系数准则，则总相干系数表述为
γtotal＝γB·γD (8)
其中γB、γD分别表示重轨空间基线和两次方位多普勒变化引起的去相关，且都与主、从两次轨迹波束视角变化有关。据式(6)，式(7)所示相干性准则优选重轨航过轨道的重轨干涉基线，在非沿迹重轨波束设计时优选波束下视角和波束方位斜视角参数，控制两次波束观测范围图像的多普勒中心频率一致性，使得方位多普勒去相干系数达到最优。
采用优选重轨波束构型之后，方位多普勒相关系数γD达到最佳，此时干涉图像对的最佳相关系数主要取决于重轨空间基线去相干γB。
从图3可以看出，非沿迹情况下波束方位斜视角约束在10～30°范围区间内增大时，临界基线长度也随之减小。波束下视角约束在30～50°范围区间内增大时，临界基线长度都随之提升，在波束下视角和波束方位斜视角约束区间内选取波束几何参数控制重轨有效基线在临界基线约束的10～20％范围，控制空间基线去相干参数使得非沿迹观测区间内平均相干系数在0.7以上，以保证全图相干性质量和干涉处理的地面高程反演精度。
S3：优选同一非沿迹成像区域的重轨观测数据，应用非沿迹时域后向投影算法进行成像处理；
针对星载SAR非沿迹成像模式观测存在的空变与二维耦合问题，可以采用非沿迹成像时域成像算法，该方法对观测空变与时变参数具有较强的适应性。
非沿迹成像成像过程采用基于时域的保相后向投影(Back-Projection,BP)成像算法，BP算法可以实现对任何的空间配置下SAR成像，对雷达平台的轨道航迹和观察几何构型没有特殊要求，且BP算法的成像保相性较好，因此作为参考算法应用于非沿迹成像模式下的干涉测量。首先根据成像分辨率要求沿弯曲场景观测带延展方向建立两次航过观测的成像网格覆盖全部场景。之后选取满足波束覆盖宽度的网格并根据波足走向进行偏移，偏移量以单元格为单位。依据划分偏移网格的方法可以减小冗余成像网格，提升非沿迹成像时域成像效率。
针对非沿迹成像由于波束二维扫描带来的多普勒中心变化剧烈和频谱混叠问题，非沿迹成像时域成像算法采取精细波束判断的方法，将成像网格坐标由场景坐标系转换到卫星天线坐标系，依据波束照射范围结果来判断成像网格是否被照射。然后将回波后向投影至成像网格上，实现相干积累成像。其中，Tsyn为合成孔径时间长，s(t,τ|x,y)为积累像素点信号，最终可得到成像网格中的各个像素点的重建结果：
后向投影成像处理中去除了目标的多普勒相位进行相干叠加，在完成相干叠加后需要根据场景观测带中心斜距将多普勒相位恢复，保相处理在BP成像方位向的相干聚焦后进行，选取孔径中心位置到目标点参考点斜距对每一项像素值信号做相位补偿，对每一项像素值保相补偿相位项如下：
S4：对两轨成像图像进行预滤波，完成图像几何粗配准、像素及亚像素级配准，生成干涉图并去除平地相位；
干涉部分根据非沿迹成像模式的斜视空变构型特点和成像参数，从非沿迹成像图像重轨图获取干涉相位生成基本步骤如下:
(1)重轨图像预滤波处理
为校正非沿迹成像情况下重轨InSAR两次对同一目标观测时的视角、基线、多普勒参数不同导致的频谱偏移，在对重轨图像干涉相位生成前进行预滤波处理步骤。
重轨观测下在距离向和方位向频谱估计偏移量分别为：
其中，vg为波足速度，fd1及fd2分别为两幅图像的方位中心频率，
为波束斜视角，θ为波束下视角，ηr为距离向地形坡度，ηa为方位向地形坡度。由系统参数可直接计算频谱偏移量，通过频谱截取，将非公共频谱滤除，保留频谱的公共区间以保证后续干涉图像相干性。
(2)主、辅图像几何配准
本发明对两幅非沿迹成像的重轨主、辅图像，先后进行几何粗配准，采用相关函数法进行像素及亚像素级配准的多级空域配准。
1.粗配准
首先通过主卫星的星历数据内插得到其运行轨迹，并选取主图像中的控制点，经前向地理编码，得到其地理坐标；之后通过同样的拟合方法得到从图像卫星的运行轨迹，将该控制点经后向地理编码获得其在从图像中的影像坐标。最后将两图像中的影像坐标相减即可获得方位向及距离向上的偏移量进行补偿主从图像各点之间的偏移量补偿。
2.像素级配准
使用相干系数法进行像素级配准，通过滑动窗口的方式进行配准。在主图像中选定一个目标区域，于从图像中计算相干系数确定同名点，根据确定的若干同名点进行多项式拟合，得到全图的偏移量分布，实现像素级配准。相干系数计算公式如下：
其中Im1和Im2表示两幅SAR图像，M和N代表滑动窗口大小，u和v代表窗口的滑动位置。实际应用中也可以构造新的相干系数，对高相干度的点进行对比度拉伸，扩大动态范围。
3.亚像素级配准
由于在非沿迹成像模式中各目标点的多普勒中心频率偏离零频位置较大，亚像素级配准过程应用非基带插值取代基带插值。完成像素级配准后，先对主从图像进行非基带双线性插值，之后同样使用滑动窗口计算相干系数，并完成偏移量拟合。
(3)重轨干涉图生成
对进行几何配准后的主、辅图像处理生成干涉相位图，随后进行平地效应去除。共轭相乘生成干涉相位表达式如下：
其中Im1和Im2表示两幅SAR图像，uint为生成的干涉相位图，R为主影像斜距，ΔR为主从影像斜距之差，干涉后相位变化反映出主从影像的斜距之差。
利用获取的轨道航迹数据和重轨基线参数进行去平地处理。在主图像中选择一部分控制点，推算出该点实际坐标和主从影像中的雷达位置，进而得到主从影像斜距差，计算出控制点相位差，相位差表达式如下：
最后利用控制点相位差进行多项式拟合完成全图的平地相位，与干涉图复乘即可去除平地相位。
S5:对干涉图进行相位滤波及解缠处理；
对去平地效应后的干涉图进行相位滤波常用方法有Goldstein枝切法、最小二乘法，本案例中选用较为稳健的Goldstein支切法进行滤波处理，可以减少相位残差点的数目同时保持干涉条纹的致密性。
相位滤波完成后进行干涉相位解缠处理，采用Goldstein支切法进行相位解缠。算法具体步骤如下：
1.识别干涉图中的残差点，具体判别方法如下：
其中
为缠绕算子，φp,q为p行q列的像素的相位值，当d≠0时认为该点为残差点，以此求出干涉图中的残差点分布。
2.对全图进行扫描，找到第一个残差点，在小范围内寻找下一个残差点，并且相连，重复该过程直到连线中正负残差点总数相同，则结束连接，寻找新的起始残差点，直到连起所有残差点。
3.最后绕过枝切线对各像元逐一积分解缠，避免残差点被积分路径包围，最终得到解缠相位图像。
S6：基于系统及基线参数进行高程反演和地理编码，生成非沿迹场景数字高程模型；
利用仿真非沿迹卫星轨道航迹数据、基线等参数对解缠后的干涉相位进行高程反演和地理编码处理。高程反演采用基于模糊高程的相位-高程转换方法。地理编码采用基于参考椭球面的地理定位方法。
相位至高程的转换因子为高程模糊度，其计算公式如下：
其中R为斜距，
为波束斜视角，θ为波束下视角，B⊥为垂直基线。ham即为高程模糊度，其代表相位每变化2π所对应的高程变化，href为参考地形高度。相位至高程反演得到的高程信息位于雷达图像坐标系(a,r,h)内，需要地理编码处理将图像坐标系下的高程信息转换至地理坐标系/>
下。以空间坐标系(x,y,z)作为转换基础，即转换坐标如下：
最终转换后获得非沿迹观测区域的干涉高程处理结果。
由此可见，本发明提供一种星载SAR非沿迹干涉测量模型方法。本发明解决了星载SAR非沿迹模式重轨干涉构型的系统设计问题，拓展了现有非沿迹干涉成像模式中应用重轨InSAR技术进行地形高程测量的能力。
星载非沿迹SAR重轨干涉临界基线仿真参数如表1所示。
表1星载非沿迹SAR重轨干涉临界基线仿真参数
在本实施例中使用了基于非沿迹成像几何参数的临界干涉基线和相干系数准则评估。图3给出了星载SAR非沿迹波束视角参数对重轨临界基线的影响。图4给出了星载SAR非沿迹波束视角参数对干涉相干系数的影响。结合图3,4中重轨临界基线与干涉相干性的变化趋势，非沿迹SAR重轨干涉高程测量任务需要综合重轨临界基线约束和干涉相干性准则来指导非沿迹观测波束视角的变化区间的选取。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，规划设计星载非沿迹SAR波位，使得SAR在照射目标场景期间斜距变化最小；
步骤2，选取最优干涉对构型：
卫星对非沿迹目标场景采用重轨观测，根据第一轨地形观测的波束指向范围控制重轨观测的波束指向变化范围，使得重轨观测范围和第一轨的地形观测范围一致，保证两轨图像间的多普勒中心频率差异最小，获得最佳方位多普勒去相干的最优干涉对构型；
步骤3，对同一非沿迹成像区域的重轨观测数据，采用非沿迹模式下的时域保相后向投影算法分别进行成像处理，得到两轨的SAR成像图像；
步骤4，对两轨SAR成像图像进行预滤波，滤除非公共频谱后，进行图像几何粗配准、像素及亚像素级配准，生成干涉图并去除平地相位；
步骤5，对去平地相位后的干涉图进行相位滤波后，进行干涉相位解缠处理；
步骤6，利用非沿迹卫星轨道航迹数据、基线参数对解缠后的干涉相位进行高程反演和地理编码处理，生成非沿迹场景数字高程模型。
2.如权利要求1所述的星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，其特征在于，所述步骤1中，首先确定目标场景；然后基于星载SAR与目标场景间的相对位置，建立空间几何模型，解析得到几何构型参数与斜距变化范围的关系；其中，目标的斜距历程采用泰勒级数展开斜距模型表示；然后在满足目标场景观测范围的情况下，采用凸优化方法得到照射待测场景期间斜距变化最小对应的最优波束指向。
3.如权利要求1所述的星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，其特征在于，所述步骤2中，重轨观测的临界基线准则为：
其中，B为系统带宽，B⊥为垂直基线，B⊥crit为临界垂直基线，λ为波长，c为光速，R为斜距，
为波束斜视角，θ为波束下视角，η为地形坡度；对应的基线去相干准则为：
根据卫星非沿迹模式下重轨干涉能力相干性和波束指向范围，控制重轨空间基线去相干和方位多普勒去相干；
重轨空间基线去相干计算方式如式(6)所示，其中，ρr为距离向分辨率：
方位多普勒去相干计算方式如式(7)所示，ρa为方位向分辨率，dφ为两次航过波束对目标场景指向的方位斜视旋转角度差：
总相干系数为：
γtotal＝γB·γD (8)
根据式(8)所示相干性准则优选二次航过轨道的重轨干涉基线，在非沿迹重轨波束设计时优选方位波束视角几何参数，控制两次波束照射范围的多普勒中心频率一致性，使得方位多普勒去相干达到最佳。
4.如权利要求3所述的星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，其特征在于，在波束下视角约束在30～50°范围区间内选取波束几何参数控制重轨有效基线在临界基线约束的10～20％范围，控制空间基线去相干参数使得非沿迹观测区间内平均相干系数在0.7以上。
5.如权利要求1所述的星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，其特征在于，所述步骤3成像处理时，首先根据成像分辨率要求沿弯曲场景观测带延展方向建立两次航过观测的成像网格覆盖全部场景；之后选取满足波束覆盖宽度的网格并根据波足走向进行偏移，偏移量以单元格为单位；成像网格划分后将成像网格坐标由场景坐标系转换到卫星天线坐标系，依据波束照射范围结果来判断成像网格是否被照射，然后将回波后向投影至成像网格上，实现相干积累成像。
6.如权利要求1所述的星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，其特征在于，所述步骤4预滤波时，首先计算重轨观测下在距离向和方位向频谱偏移量：
其中，Δfr、Δfa分别为距离向频谱偏移量和方位向偏频谱移量；fd1及fd2分别为两轨成像图像的方位中心频率；ηr为距离向地形坡度；vg为波足速度，ηa为方位向地形；
然后通过频谱截取，将非公共频谱滤除，保留频谱的公共区间。
7.如权利要求1所述的星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，其特征在于，所述步骤4中，所述粗配准为：首先通过主卫星的星历数据内插得到其运行轨迹，并选取主图像中的控制点，经前向地理编码，得到其地理坐标；之后通过同样的拟合方法得到从图像卫星的运行轨迹，将该控制点经后向地理编码获得其在从图像中的影像坐标；然后将两图像中的影像坐标相减即可获得方位向及距离向上的偏移量，基于偏移量对主从图像各点之间的偏移量补偿；
所述像素级配准为：在主图像中选定一个目标区域，于从图像中计算相干系数确定同名点，根据确定的若干同名点进行多项式拟合，得到全图的偏移量分布，实现像素级配准；
所述亚像素级配准为：完成像素级配准后，先对主从图像进行非基带双线性插值，之后同样使用滑动窗口计算相干系数，并完成偏移量拟合，实现亚像素级配准。
8.如权利要求1所述的星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，其特征在于，所述步骤5中，采用Goldstein滤波方法进行相位滤波，采用Goldstein支切法进行相位解缠。
9.如权利要求8所述的星载SAR非沿迹模式干涉高程测量方法，其特征在于，相位解缠具体为：
1)识别干涉图中的残差点，具体判别方法如下：
其中，p、q为坐标行列值；
为缠绕算子，φp,q为p行q列的像素的相位值，当d≠0时认为该点为残差点，以此求出干涉图中的残差点分布；
2)对全图进行扫描，找到第一个残差点，在局部范围内寻找下一个残差点，并且相连，重复该过程直到连线中正负残差点总数相同，则结束连接，寻找新的起始残差点，直到连起所有残差点；
3)最后绕过枝切线对各像元逐一积分解缠，避免残差点被积分路径包围，最终得到解缠相位图像。
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|---|---|---|---|
| CN202310161940.8A CN116299453A (zh) | 2023-02-23 | 2023-02-23 | 星载sar非沿迹模式干涉高程测量方法 |
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| CN202310161940.8A CN116299453A (zh) | 2023-02-23 | 2023-02-23 | 星载sar非沿迹模式干涉高程测量方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117148352A (zh) * | 2023-10-31 | 2023-12-01 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种角度唯一性约束的阵列干涉sar三维成像方法 |
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2023
- 2023-02-23 CN CN202310161940.8A patent/CN116299453A/zh active Pending
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117148352A (zh) * | 2023-10-31 | 2023-12-01 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种角度唯一性约束的阵列干涉sar三维成像方法 |
| CN117148352B (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-02 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种角度唯一性约束的阵列干涉sar三维成像方法 |
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