[发明专利]一种星载干涉成像高度计的相位滤波方法及高度测量方法

说明书

本发明公开了一种星载干涉成像高度计的相位滤波方法及高度测量方法，所述相位滤波方法包括：对星载干涉成像高度计两个接收通道的数据进行合成孔径成像处理，得到两幅复图像，以其中一幅图像作为基准对两幅复图像进行配准，再计算配准后两幅图像的相干系数；依次计算图像中每个像元的几何位置、观测角和多视视数；由此确定每个像元的方位向滤波窗口大小和距离向滤波窗口大小，并确定每个像元的方位向滤波区间和距离向滤波区间；将两个复图像进行共轭相乘，同时去除地平相位，然后在方位向滤波区间和距离向滤波区间对每个像元分别进行滤波，最终得到滤波后的干涉相位。基于上述相位滤波方法，本发明还提出了一种星载干涉成像高度计的高度测量方法。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，特别涉及一种星载干涉成像高度计的相位滤波方法及高度测量方法。

背景技术

星载干涉成像高度计是一种利用短基线、小角度干涉技术测量海面和陆地高度的设备，星载干涉成像高度计通过偏离天顶点观测地球表面，通过两个接收天线同时接收地球表面反射的雷达回波，经过处理得到两天线观测图像的相位差，又称为干涉相位，结合雷达高度计天线相位中心的位置得到地球表面的高度(文献[1]：Y.Zhang,J.Jiang,H.Zhang,and D.Zhang,“Spaceborne imaging altimeter for topographic mapping,”2000IEEEInternational Geoscience and Remote Sensing Symposium,2000,pp.2349-2351；文献[2]：Y.Zhang,X.Zhang,X.Meng,W.Luo,Z.Zhou,and J.Jiang,“An interferometricimaging altimeter applied for both ocean and land observation,”2007IEEEInternational Geoscience and Remote Sensing Symposium,2007,pp.3821-3824)。

同传统雷达高度计相比，星载干涉成像高度计采用偏离天顶点干涉合成孔径技术得到目标高度，因此具备宽刈幅、高分辨率的优点；同传统合成孔径雷达相比，星载干涉成像高度计入射角更小，水体表面在小入射角下呈准镜面散射，散射系数和信噪比均高于大角度入射情况，因此更适合观测海洋、湖泊、河流等水体表面。2016年发射的天宫二号空间实验室上装载了国际上第一个星载干涉成像高度计，该高度计工作于Ku波段，具备海洋和陆地的三维测绘能力(文献[3]：Y.Zhang,J.Jiang,X.Zhang,K.Xu,J.Yan,C.Jiang,et al.,“Design and preliminary experiment of china imaging altimeter,”MicrowaveRemote Sensing of the Atmosphere and Environment III,2003,pp.190-199；文献[4]：X.Dong,Y.Zhang,and W.Zhai,“Design and algorithms of the Tiangong-2interferometric imaging radar altimeter processor,”2017Progress InElectromagnetics Research Symposium-Spring(PIERS 2017),2017,pp.3802-3803)，对海洋观测和研究具有重要的意义。

干涉成像高度计的高度测量误差包括系统性误差和随机性误差，系统性误差包括仪器测量漂移、基线测量误差等因素，可通过定标进行校正；随机性误差包是指干涉相位噪声，是由系统热噪声、几何去相关和处理误差导致的。干涉相位噪声无法通过定标方法消除，只能通过干涉滤波方法降低相位噪声均方差，是影响干涉雷达高度计测量精度的主要因素。