[发明专利]一种无控制点测绘SAR基线标定方法

说明书

本发明提出了一种无控制点测绘SAR基线标定方法，该方法针对测绘SAR很难获取高程控制点的特点，通过建立参考目标区域干涉相位与基线矢量的函数模型，将目标区域高程信息设定为一个未知量区间进行遍历估计，然后基于均方误差最小准则筛选基线估计结果，从而实现无控制点条件下高精度基线估计。包括：基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的基线参数估计和基于均方误差最小准则的基线参数选取两部分。该方法不依赖于地面控制点信息，解决了测绘SAR很难获取高程控制点的难题，算法稳健性好，实用性强。

技术领域

本发明涉及一种无控制点测绘SAR基线标定方法，属于合成孔径雷达 (SAR)数据处理技术领域。

背景技术

星载合成孔径雷达(SAR)作为一种重要的高分辨率微波遥感对地观测手 段，近几年来受到越来越多的重视。SAR具有全天时、全天候的工作能力，且 可以在多频段、多极化方式下获得目标的高分辨率图像，因此在地形测绘、海 洋监测、减灾防灾、农业、林业和军事侦察等领域发挥着重要作用。

南极存在永久阴影区，且地形起伏较大，光学测绘系统受光照条件限制， 不能满足阴影区地形测绘的需求，需要利用测绘SAR技术来进行三维地形测 绘。高精度测绘SAR采用干涉合成孔径雷达(InSAR)技术获取观测目标数字 高程模型(DEM)信息，应用InSAR技术获取DEM时，基线误差是影响InSAR 高程测量精度的主要误差源之一，在进行DEM高程反演时，需要高精度基线 参数来提高DEM数据精度。而由于平台姿态误差、天线相位中心误差、天线 安装误差、测量设备误差及模型转换误差等误差源的存在，通过直接测量方式 很难直接获取高精度的基线参数信息，必须通过高精度基线估计方法来进行基 线参数估计。

目前国内外关于InSAR基线估计方法主要分为两大类，一类基于卫星轨道 数据进行基线估计，另一类基于干涉相位条纹信息或地面控制点信息进行基线 估计。第一类方法一般用于分布式卫星干涉或重轨干涉SAR系统基线估计，且 基线估计精度较低；第二类方法基线估计精度较高，但要求已知参考区域或地 面控制点高程信息。对于测绘SAR而言，由于表面无直接可利用的高程控制点， 且在月面布设控制点(角反射器)难度极大，因而现有基线标定方法不适用于 测绘SAR基线标定。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有基线标定方法需要地面控制点的不足， 提供了一种无控制点测绘SAR基线标定方法，本方法仅需要参考区域为平坦区 域，不需要精确已知参考区域的高程信息，且不需要布设人工定标器等地面控 制点，可以有效解决测绘SAR很难获取高程控制点的难题，算法稳健性好，实 用性强。

本发明技术解决方案：一种无控制点测绘SAR基线标定方法，该方法步骤 如下：

(1)、采用测绘SAR系统获取观测区域两幅SAR图像，对两幅SAR图 像进行干涉处理，得到观测区域的干涉相位，从中选取一块均匀平坦区域干涉 相位，作为参考平地区域干涉相位；

(2)、将方位向参考平地区域干涉相位进行平均处理，得到参考平地沿距 离向观测点干涉相位k＝1～N，N对应参考平地区域干涉相位沿距离向观测 点数；

(3)、设置参考平地区域干涉相位对应的观测点初始高程值h_ik为相同的参 考平地区域高度值h_i，并进入步骤(4)；

(4)、以SAR基线矢量构成状态变量，建立基线矢量状态空间模型，根 据干涉相位与基线矢量的关系模型，建立干涉相位观测模型，根据参考平地沿 距离向干涉相位，采用扩展卡尔曼滤波方法估计观测区域初始高程值h_i对应的 SAR基线矢量(B_Xi,B_Zi)；