[发明专利]一种基线动态测量系统的精度获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及测绘行业信息获取与处理技术领域，特别是一种双天线干涉合成孔径雷达中基线动态测量系统的精度获取方法。

背景技术

为了获取1∶10000和1∶5000甚至更高比例尺的测图需要，要求双天线干涉合成孔径雷达(InSAR)高程精度要达到0.1m～0.3m。对于InSAR系统，在测绘作业过程中，其平台受航迹的调节和大气湍流等因素的影响，载机平台不仅偏离理想运动轨迹，而且会使柔性基线产生振动、扭曲等变形，引起天线的位置和姿态发生变化，最终使天线的相位中心总是偏离理想运动状态而产生的运动误差。这些运动误差不仅会对雷达图像产生影响，造成信噪比下降、方位模糊增加、散焦和分辨率下降，并出现几何和相位失真等等，而且还会直接影响到干涉复图像对之间的相干性，从而在干涉相位中产生相位误差，并在最终反演得到的高程信息中引入高程误差。因此必须在测绘作业过程中实时地对天线位置和姿态进行精密的动态测量，进而精确确定干涉基线的长度和姿态，形成高精度的矢量基线，然后利用相关干涉运动补偿技术和基线补偿技术，实现高精度的干涉测量。

InSAR系统是一套技术难度极其复杂的综合性系统，基线动态测量系统是其中的关键组成部分，其性能直接决定了整个系统是否能获得符合技术指标要求的干涉测量结果。图1为现有技术基线动态测量系统的结构示意图。如图1所示，该基线动态测量系统利用CCD相机、激光测距仪和惯性测量单元三者组合起来最终实现InSAR双天线的动态测量。图1中数码相机1和相机2，激光测距仪1和激光测距仪2、惯性测量单元IMU与控制处理器安装在刚性测量平台上，天线1和天线2上分别安装3个LED标志。两台相机的镜头分别对着左右两个天线上的LED标志，对LED标志的图像进行跟踪拍摄。同时激光测距仪1和激光测距仪2实时测量测量平台和两个天线的精确距离。采用摄影测量的原理计算两个天线在相机1和相机2坐标系下的坐标，惯性测量单元测量平台的精确位置和姿态，将摄影测量计算的坐标信息和测量平台的位置和姿态一起传送给控制处理器。控制处理器通过软件计算就可以得到两个天线在全球大地坐标系下的精确位置和姿态，从而给出InSAR的动态基线测量结果。

由于基线动态测量系统的精度直接影响InSAR系统的干涉测量高程的精度，因此在其研制期间和研制之后，在地面上必须进行大量的试验工作，以验证基线动态测量系统性能是否满足指标要求。然而，现有技术并没有提供出基线动态测量系统精度获取方法，导致对基线动态测量系统精度无法准确、科学地做出评价。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种双天线干涉合成孔径雷达中基线动态测量系统精度获取方法，以提高基线动态测量系统精度获取的准确性和科学性。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种基线动态测量系统的精度获取方法。该方法包括：在天线模型上分别安装基线动态测量系统和激光跟踪仪的合作目标，将天线模型安装于天线模拟运动平台；基线动态测量系统和激光跟踪仪分别对准天线模型上相应的合作目标；天线模拟运动平台产生天线运动所需要的运动轨迹，基线动态测量系统和激光跟踪仪同时测量天线模型上其合作目标的位置和姿态变化，分别得到天线的相位中心的位置和姿态变化；根据基线动态测量系统和激光跟踪仪的坐标系转换关系，把激光跟踪仪测量的模拟天线的相位中心的位置和姿态变化统一到基线动态测量系统坐标系下；以基线动态测量系统坐标系下激光跟踪仪测量的天线模型的相位中心的位置和姿态变化作为标准值，将基线动态测量系统的测量值与该标准值比较，进行误差统计分析，得到基线动态测量系统的测量精度。

(三)有益效果

综上所述，本发明双天线干涉合成孔径雷达基线动态测量系统精度获取方法具有以下有益效果：

(1)本发明采用高精度的激光跟踪仪作为参照系统，误差小，评估的精度更真实可靠；

(2)本发明采用六自由度平台能够模拟天线的任意运动状态，更符合实际天线的抖动情况；

(3)本发明充分考虑了双天线InSAR基线动态测量系统的需求，兼顾现有技术条件和成本，具有结构清晰、成本较低、实用简单有效等优点。

附图说明

图1为现有技术基线动态测量系统的结构示意图。

图2为本发明实施例基线动态测量系统精度获取方法的流程图；

图3为本发明实施例基线动态测量系统精度获取方法中基线动态测量系统和激光跟踪仪设置位置的示意图；

图4是本发明实施例基线动态测量系统精度获取方法中涉及到的各个坐标系的转换关系示意图。