[发明专利]一种数字高程模型的重建装置及重建方法

说明书

本发明提供了一种数字高程模型的重建装置及重建方法，重建装置包括圆弧地基干涉雷达，圆弧地基干涉雷达包括：转动平台和天线单元，所述天线单元包括至少两个天线，所述天线与所述转动平台连接，通过所述转动平台实现所述天线作连续的圆弧运动，所述天线用于信号的同时收发，通过所述天线获取观测目标区域的雷达原始回波并进行合成孔径成像处理，获取成像区域的单视复数图像；所述转动平台的高度是可调的，用于获取不同高度下的观测目标区域的单视复数图像序列，获取不同高度下的干涉图像序列；对获取的多组干涉图像序列进行联合相位解缠绕处理，获取解缠绕后的相位图，通过相位与高程之间的转换完成数字高程模型的精确重建。

技术领域

本发明涉及雷达研制以及安全监测领域，具体涉及一种数字高程模型的重建装置及重建方法。

背景技术

数字高程模型重建技术是一种高精度复杂的地形测绘技术，对于军事应用、反恐维稳、抗震救灾等领域有着重要的应用。根据其技术原理主要有如下几类：一类是摄影测量技术，通过不同视角下的图像重叠，还原地形的高程信息；第二类是基于激光雷达，通过激光点云实现对被监测区域的三维重建；最后一类是新兴的干涉合成孔径雷达技术，通过不同基线下的SAR图像干涉处理实现，实现地形的三维重建，比较著名的是美国在80年代开展的STRM计划，利用星载SAR实现了全球80％区域的高程测绘。

基于干涉合成孔径雷达技术的数字高程重建一般基于星载或者机载平台，利用地基干涉合成孔径雷达由于其成像区域有限，雷达视角等原因导致其作业效率较低、同时对于复杂跳变、悬崖、陡坡地形的高程重建能力较弱，因此，在目前的地基形变监测系统中形变的三维可视化主要通过激光点云或者测量的高程数据还原地形的高程模型，其时效性差、作业成本高，限制了其大范围应用。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种数字高程模型的重建装置及重建方法。本发明采用圆弧地基合成孔径雷达体制，通过在距离横向进行圆弧连续运动扫描和孔径综合技术获取大范围高分辨率成像结果，通过在高度维建立多个基线实现对复杂地形下的干涉相位解缠绕，有效解决了大范围复杂地形区域(如跳变、悬崖、陡坡地形)数字高程精确高效重建的问题，可以实现区域形变的三维显示，该技术和装置可以广泛应用于形变的地基监测系统中。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种数字高程模型的重建装置，包括圆弧地基干涉雷达，圆弧地基干涉雷达包括：转动平台和天线单元，所述天线单元包括至少两个天线，所述天线与所述转动平台连接，通过所述转动平台实现所述天线作连续的圆弧运动，所述天线用于信号的同时收发，通过所述天线获取观测目标区域的雷达原始回波并进行合成孔径成像处理，获取成像区域的单视复数图像；

所述转动平台的高度是可调的，用于获取不同高度下的观测目标区域的单视复数图像序列，获取不同高度下的干涉图像序列；

对获取的多组干涉图像序列进行联合相位解缠绕处理，获取解缠绕后的相位图，通过相位与高程之间的转换完成数字高程模型的精确重建。

在本发明的某些实施例中，转动平台包括转台和杆臂，杆臂的一端设置在转台上，另一端设置天线，转台的高度可调，并且能够做旋转运动，带动杆臂转动，从而使得天线以转台的旋转中心O为中心，以杆臂的至少部分长度为半径，实现最大3600的圆弧运动。

在本发明的某些实施例中，天线为喇叭天线。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种数字高程模型的重建方法，利用上述的数字高程模型的重建装置，包括以下步骤：

S1、设置初始基线值和雷达参数，调整相应的转台高度，获取观测目标区域的雷达原始回波，对其进行成像处理，得到初始基线下的单视复图像L1；

S2、调整转台高度，更新基线值，采用相同的雷达参数，获取观测目标区域的雷达原始回波，对其进行成像处理，得到该基线下的单视复图像L2；