[发明专利]基于小波变换的InSAR干涉条纹匹配方法

说明书

本发明公开了一种基于小波变换的InSAR干涉条纹匹配方法，其为用于InSAR匹配导航中的干涉条纹匹配方法，将飞行器实时获取的InSAR条纹与机内存储的数字高程模型反演得到的InSAR条纹进行匹配，得到距离向与方位向定位偏移等相关状态参数。采用干涉合成孔径雷达图像条纹匹配的方式来矫正INS的系统误差，实现自主长时间精准定位导航。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，具体涉及一种基于小波变换的InSAR干涉条纹匹配方法。

背景技术

惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)作为一种不依赖于外部环境的自主导航系统，广泛应用于军事和民用领域。然而INS的漂移误差随着时间累计，为了消除INS的定位误差，实现长时间的自主导航，导航系统常用其他导航方式来辅助INS，目前实际应用的自主化组合导航方式主要有地形匹配导航和合成孔径雷达(Synthetic ApertureRadar,SAR)景象匹配导航。

地形匹配导航是飞行器在飞行过程中，利用雷达高度计测量沿航线的地形剖面高度，将测得的实时高度数据与机内预存的基准地形剖面高度数据进行最大相关处理，根据最优匹配来确定飞行器的地理位置。利用地形匹配输出的精确地理位置信息与INS进行信息融合，从而消除INS的误差，实现精准导航。

SAR景象匹配导航利用SAR具有全天时、全天候观测的特性以及二维高分辨能力，能够在能见度差的环境下提供类似于光学照相机的高分辨率图像。将SAR实时获取的图像信息与机内存储的数字地图数据库中的相应测绘带的地图数据进行图像匹配，得到当前时刻精确的地理位置信息，从而计算出INS的定位偏差，将其作为观测量经过卡尔曼滤波器后输出INS的估计误差，来对INS进行误差修正，从而获得长时间精确的地理位置信息。同时，还可以利用该信息对SAR进行运动补偿以及视区定位参数计算，从而确定飞行器的状态信息，提高导航精度。

现有的地形匹配导航主要是将雷达高度计测得的地形剖面在机内存储的基准地形图中进行相关检索，在平坦区域容易产生误匹配，因此必须选择具有显著的地形坡度特征区域进行匹配，而且地形匹配导航是一维匹配，没有二维分辨能力，因此匹配精度并不高。

SAR景象匹配具有全天时、全天候工作特性以及二维高分辨率能力，已经成功应用到了军事领域中，但是也存在着一些问题，例如SAR图像匹配容易受地物季节性变化影响，需要选取典型地表来保证匹配的稳定性。另一方面，单通道SAR不能感知飞行器姿态变化，从而不能进行有效运动补偿，影响成像精度，从而降低匹配精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于小波变换的InSAR干涉条纹匹配方法，采用干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)图像条纹匹配的方式来矫正INS的系统误差，实现自主长时间精准定位导航。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于小波变换的InSAR干涉条纹匹配方法，具体包括如下步骤：

步骤1、干涉条纹的获取，具体包括：

(1)首先根据实际InSAR回波数据进行单视复数图像s₁和单视复数图像s₂的配准，包括单视复数图像s₁和单视复数图像s₂之间距离向和方位向偏移值的计算和副影像到主影像的重采样；

(2)将两幅配准后的图像进行干涉处理，即用一幅图像乘以另一幅图像的共轭，即s₁.s^*₂，之后取出相位信息；

(3)去除平地相位，得到待匹配的干涉条纹；

步骤2、干涉条纹特征的分离，具体包括：

(1)干涉条纹的分解与重构；