[发明专利]用于InSAR地形测量的方位向预滤波处理方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及雷达探测技术领域中的一种干涉合成孔径雷达（Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR）地形测量处理过程中的方位向预滤波处理方法。本发明可用于垂直航向基线较长，方位向相位梯度不再为零甚至较大，现有方位向预滤波方法不能满足处理所需性能要求时，在干涉合成孔径雷达数据处理过程中，对主辅SAR图像对进行有效的方位向预滤波处理。

背景技术

干涉合成孔径雷达在传统技术的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）对实际三维场景获取距离维和方位维二维信息的基础上，联合不同视角获取的同一场景的具有一定相干性的两幅或多幅SAR图像，通过干涉处理技术，获取目标场景的三维地形信息。

在干涉合成孔径雷达InSAR数据获取时，由于存在方位向波束指向差异导致的多普勒频移，造成SAR图像去相干，在InSAR数据处理中，预滤波处理可有效降低主辅SAR图像的多普勒去相干，提升干涉相位测量精度，进而提高了InSAR系统测高性能。

Schwabisch M and Geutner D在文献“Improvement of Phase and coherence map quality using azimuth prefiltering:examples from ERS-1and X-SAR”（[A].Proc IGARSS[C].Germany:IEEE,1995:205-207）中提出了一种干涉合成孔径雷达数据处理中的方位向预滤波方法。该方法的具体步骤为：根据单个回波数据的多普勒中心和多普勒带宽确定出重叠的多普勒谱段，再根据重叠的多普勒谱段在多普勒域构造窗函数滤除掉重叠部分，实现主辅SAR图像的预滤波处理，从而提高相干性。

郭交,李真芳，刘艳阳在论文“一种基于相干性本质的InSAR方位向预滤波方法”（《电子学报》2012，40(3)：417-421）中提出一种干涉合成孔径雷达InSAR数据处理中的方位向预滤波方法。该方法是通过多普勒频率和锥角的关系计算锥角范围，再根据锥角范围确定方位视角范围和主辅SAR图像公共方位视角范围，然后在多普勒域用公共视角范围确定的窗函数对主辅SAR图像进行方位向预滤波处理。

上述的两种干涉合成孔径雷达InSAR数据处理中的方位向预滤波方法的核心，都是读取主辅SAR图像各像素的多普勒中心及多普勒带宽，构造滤波器截取主辅SAR图像的公共多普勒谱实现。但是，这两种处理方式存在的不足是，在干涉合成孔径雷达数据处理过程中，忽略了主辅SAR图像方位向因地形变化产生的相位梯度的影响。当干涉合成孔径雷达系统模糊高度较大时，主辅SAR图像相邻像素沿方位向干涉相位梯度较小，对上述两种干涉合成孔径雷达InSAR数据处理中的方位预滤波处理方法，对处理性能的影响可忽略不计，得到可靠的数据产品。而对于长基线干涉合成孔径雷达系统，其系统模糊高度较小，干涉相位图沿方位向条纹密度较大，上述方位向预滤波处理方法在干涉合成孔径雷达InSAR数据处理的工程应用中将对产品的精度造成较大影响。

发明内容

本发明针对上述现有技术中干涉合成孔径雷达InSAR数据处理技术对地形测量的工程应用中，当垂直航向基线较长，方位向干涉相位梯度不再为零甚至较大时，现有方位向预滤波方法造成方位向去相干非常严重，不能满足数据产品性能要求的缺陷，提出了一种基于方位向相位梯度估计的垂直航向长基线方位向预滤波方法。通过分块估计方位向相位梯度，计算各分块的预滤波参数，再构造窗函数的方式对主辅SAR图像进行有效的方位向预滤波处理。

为实现上述目的，本发明的主要步骤如下：

（1）输入SAR图像数据；

（1a）输入干涉合成孔径雷达InSAR主天线获取的主图像数据；

（1b）输入干涉合成孔径雷达InSAR辅天线获取的已完成与主图像完全配准的辅图像数据；

（1c）输入干涉合成孔径雷达InSAR成像处理的处理参数和系统参数；

（2）复干涉图分块：

（2a）对输入的主、辅SAR图像进行干涉处理，得到复干涉图；

（2b）对复干涉图沿方位向进行分块处理，得到复干涉图分块；

（3）估计相位梯度：

采用相位梯度估计方法，分别对每个复干涉图分块的数据进行方位向干涉相位梯度估计，得到每个复干涉图分块各个距离单元的相位梯度估计值；

（4）计算各分块方位向预滤波处理参数：