[发明专利]一种长孔径星载SAR地形估计方法

说明书

本发明公开了一种长孔径星载SAR地形估计方法。其主要步骤为：1)子孔径划分并成像。2)采用区域互相关的配准方法对两幅不同角度的子孔径图像进行配准得到偏移量Δr。3)根据星载几何关系得到参数θ₁、θ₂和的数值。4)将上一步得到的参数代入比例系数求解公式得到适用于全场景区域的比例系数值。5)求各投影点(像素点)对应的目标的实际高度值，即Z坐标值。6)通过求解二元二次方程组求得另外两维X坐标和Y坐标。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理、图像处理和信息提取领域，尤其涉及一种长孔径星载SAR地形估计方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)是一种主动微波遥感设备，微波遥感与可见光遥感相比，其探测载体即微波信号穿透能力更强，可以穿透云雾、霾和某些树冠层等天然遮挡物，因此具有全天时、全天候的对地观测能力和一定的针对隐蔽目标的探测能力。

当前在轨运行的星载SAR受限于天线技术等技术领域，都不具备长孔径成像能力，这样就不能获得地物目标的全方位向信息以及三维结构信息。近些年来，随着相关技术的发展和进步，长孔径成像已经越来越成为可能，而长孔径成像的聚焦质量和成像参考平面高度的选择紧密相关。当成像参考平面高度与地物目标的实际高度不相同时，在长孔径合成图像中就会形成虚假目标，即出现散焦现象。因此，获得待成像场景区域的地形信息是十分必要的，地形信息可以为长孔径成像过程提供参考平面高度信息。

目前，基于SAR图像的地形估计方法主要分为干涉测高方法和立体像对方法。干涉测高方法得到的场景区域高度信息精度很高，其主要利用不同入射角引起的相位信息之间的差异来进行反演，但这一技术实现难度较大，这里主要存在两个主要的难点：第一是用于干涉处理的两幅SAR图像受限于诸如轨道控制精度、地物变化等条件有可能出现时间去相干和空间去相干；第二是干涉处理过程中的一个关键技术即相位解缠技术还不够成熟和稳定。另外，采用干涉手段获取高度信息成本较高，在有些情况下难以接受也没有必要。立体像对方法最初来源于光学图像领域，后被引入到SAR图像处理领域，立体像对方法测高主要是利用构像模型和成像相对几何位置关系来反演高度。立体像对目前主要分为顺轨立体像对和交轨立体像对，不管是哪种，都涉及到两个轨道，且大部分是基于斜距图像处理的。

已有的技术要么实现成本高昂，过于复杂，实现条件要求过多；要么在只有一条航迹且长孔径和大角度情况下不能应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明提供一种长孔径星载SAR地形估计方法，利用同一条航迹(轨道)上长孔径内的两个不同角度获得的SAR地距图像中地物目标投影(像点)的偏移来获得地形高度信息，以期解决上述问题。

(二)技术方案

一种长孔径星载SAR地形估计方法，包括：S1：将观测航迹段划分成多个等分的子孔径，并选取其中两个子孔径分别进行成像，得到两幅不同角度的子孔径图像；S2：将所述两幅不同角度的子孔径图像进行图像配准，并获得位置偏移量；S3：获取两个子孔径的等效入射角和两个子孔径之间的方位角差；S4：利用所述等效入射角和方位角差得到当前场景的比例系数；S5：利用所述比例系数和位置偏移量得到目标的实际高度。

在本发明一些示例性实施例中，还包括S6：利用所述目标实际高度和等效入射角得到目标的平面坐标。

在本发明一些示例性实施例中，所述步骤S1包括：将观测航迹段按等分辨率的原则划分成N个等子孔径；在所述N个等子孔径中选取两个子孔径，并在参考高度为零的地距平面分别进行相干累加地距成像，得到两幅不同角度的相干累加子孔径地距图像。