[发明专利]干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子行业信号处理技术领域，尤其涉及一种干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准方法。

背景技术

合成孔径雷达是一种二维成像雷达，其在距离向，即波束照射方向，通过时间延时测量获取分辨率，在方位向，即平台运动方向(通常与距离向垂直)，通过多普勒波束锐化处理获取分辨率。合成孔径雷达需要安装在一个运动平台上，如飞机或卫星等。机载合成孔径雷达的运动平台为飞机。干涉合成孔径雷达是指利用两部或多部不同位置处的合成孔径雷达对同一场景进行观测，并通过数据的后处理获取场景的高程信息。由干涉合成孔径雷达系统的回波数据获取场景数字高程模型的主要步骤包括运动补偿、成像、配准、滤波、相位解缠、干涉外定标、高程反演。

理论上，干涉SAR测量时要求平台作匀速直线运动。而实际中，平台的运动状态达不到理论要求，需要进行运动补偿。运动补偿是指依据平台的真实运动参数对回波数据进行相应的处理，进而实现等效的匀速直线运动。基于平台运动及姿态数据的运动补偿是干涉SAR数据处理的关键环节，对于保证干涉SAR成像质量与数字高程模型精度有着重要意义。

当干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据未在时间上对准时，无法进行准确的运动补偿，并且会引入额外的误差，从而导致干涉SAR图像质量与数字高程模型精度的退化。目前的干涉SAR系统通常依靠前端雷达设备中的GPS时间触发装置来实现干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的对准，而当GPS时间触发装置的精度不足或存在缺陷故障时，时间对准精度难以保证。因此有必要通过数据处理实现干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准方法，以实现通过数据处理的方式实现干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准方法。该对准方法包括：从干涉SAR回波数据中选取与平地场景对应的干涉SAR回波数据；得到与所述干涉SAR回波数据对应的由平台惯导/GPS设备测量获取的平台运动及姿态数据；依据横滚角置0的平台运动及姿态数据对所述干涉SAR回波数据做运动补偿处理；从运动补偿后的干涉SAR回波数据反演出场景数字高程模型；从场景数字高程模型中获取高程沿方位向的波动函数，以及从平台运动及姿态数据中获取横滚角的变化函数；取高程沿方位向的波动函数和横滚角的变化函数的互相关函数，求解互相关函数的最值点所对应的时间值，将其作为时间平移量；依据上述时间平移量，对平台运动及姿态数据做时间平移，实现干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准。

(三)有益效果

本发明干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准方法具有以下有益效果：

(1)本发明能够通过数据处理来实现干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准，而不依赖于前端的雷达硬件系统；

(2)本发明能够清晰地展现时间对准误差对干涉相位和数字高程模型所造成的影响，在实施过程中有着明确的物理意义，便于直观的把握和评估时间对准的程度和影响。

附图说明

图1为本发明实施例干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据的时间对准方法的流程图；

图2A为本发明实施例中在屏蔽横滚角状态下对运动补偿后的回波数据S₀(τ，t)做成像处理后的幅度影像图片；

图2B为本发明实施例中在屏蔽横滚角状态下对成像处理后的幅度影像图片进行干涉处理后的干涉条纹图；

图2C为本发明实施例中在屏蔽横滚角状态下对干涉处理后的数据图进行外定标处理后的数字高程模型图片；

图3为在未补偿横滚角的条件下所选取场景的高程波动趋势；

图4为观测所选取场景时平台的横滚角波动趋势；

图5为横滚角波动趋势与高程波动趋势的互相关函数曲线；

图6A为所选取场景的干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据实现时间对准后，在正常处理流程中所得到的干涉条纹图；

图6B为所选取场景的干涉SAR回波数据与平台运动及姿态数据实现时间对准后，在正常处理流程中所得到的数字高程模型图片；

图7A为所选取的用于检验时间对准效果的其他场景的幅度影像图片；