[发明专利]一种机载干涉SAR阴影估计及航线设计方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达探测技术领域，具体涉及一种机载干涉SAR阴影估计及航线设计方法。

背景技术

在干涉合成孔径雷达（Synthesis Aperture Radar:SAR）雷达测图应用中，通常希望减小阴影，从而减少无效数据并提高干涉SAR测图数据质量，阴影是干涉SAR图像几何失真的主要组成部分。

传统SAR阴影分析中，通常只考虑雷达成像的几何关系，即在一定雷达视角下将雷达波束照射不到的区域称为阴影（几何失真的一部分）。对于干涉SAR测图应用，不仅需要考虑传统SAR阴影（或称为几何阴影），还应考虑部分地物散射较弱的区域，这些区域图像信噪比较低，从而使干涉图像对相干性较差，也可能形成不满足高程测量精度要求的无效数据。此外，现有机载干涉SAR的航线设计中通常只考虑待测绘区域的完整覆盖，缺乏与结合阴影缩减的组合航线设计及设计依据。实际上某一观测角度下为阴影的区域，在另一观测角度下可能不再是阴影，通过航线组合可以一定程度上消除或缩减阴影面积，提高干涉SAR测图的有效数据率，提高测图数据产品质量。

针对机载干涉SAR阴影估计及航线设计的技术现状，反映出以下两点不足：

（1）仅考虑几何阴影，没有考虑低信噪比区域形成的阴影，缺乏针对低信噪比区域阴影的估计方法；

（2）没有考虑结合机载干涉SAR阴影缩减的航线设计，缺乏通过航线组合来缩减阴影的定量分析和航线设计依据。

发明内容

本发明为了解决机载干涉SAR低信噪比区阴影估计及航线设计依据的问题，提出一种机载干涉SAR阴影估计及航线设计方法,不仅考虑了雷达成像几何带来的阴影，而且考虑了低信噪比区域造成的阴影，借助测区已知的粗略数字高程模型(Digital Elevation Model：DEM)和后向散射系数模型，给出不同视角下的阴影区比例估计，并在此基础上定量分析正反方向组合航线的阴影缩减效果，完成航线设计。

本发明方法是通过下述技术方案实现的：

一种机载干涉SAR阴影估计及航线设计方法，包括以下步骤：

步骤1：首先根据待测区位置范围和雷达中心视角以及距离向波束宽度参数，给出一个能覆盖测区的初始航线，借助测区粗略DEM将测区划分为网格单元，从近距开始逐一计算每个网格单元的坡度角、雷达局部视角、阴影长度，判别并标记该网格单元是否为几何阴影，并统计几何阴影占测区面积的比例；

步骤2：根据步骤1得到的坡度角和雷达局部视角，利用后向散射系数模型计算每个网格单元内各种地物覆盖条件下的地面后向散射强度；

步骤3：根据干涉SAR雷达系统对干涉图像对相干性的要求，计算低信噪比区阴影判据，并利用步骤2得到的每个单元的地面后向散射强度，判别并标记该单元是否为低信噪比阴影，统计低信噪比阴影占测区面积的比例；

步骤4：在与步骤1初始航线方向相反的航线下重复步骤1-步骤3，判断并标记该航线方向下的几何阴影和低信噪比阴影，统计两种阴影占测区面积的比例；将两个航线方向下都视为阴影的网格单位判定为组合航线下的阴影网格单元，并统计组合后的阴影区比例，从而定量的得到阴影区的缩减效果；

步骤5：改变步骤1设定的初始航线，重复步骤1-步骤4，从中选择组合后阴影比例最小的航线。

自此，就完成了干涉SAR阴影估计及航线设计。。

一种机载干涉SAR阴影估计及航线设计方法，与传统方法相比的有益效果在于：

1．可以对不同航线下的阴影比例进行估计，并可对组合航线下阴影缩减效果进行定量分析，为机载干涉SAR航线设计提供依据；

2．不仅能对传统几何阴影进行估计，还可以结合机载干涉SAR系统参数对低信噪比阴影进行估计。

附图说明

图1几何阴影定义图；

图2机载干涉SAR阴影估计及航线设计流程图；

图3测区粗略DEM示意图；

具体实施方式

如图2所示，一种机载干涉SAR阴影估计及航线设计方法由5个步骤组成，具体步骤的实施方式如下：

第一步：首先根据测区位置和雷达中心视角，距离向波束宽度等参数，按传统方法设置一个能覆盖测区的初始航线，借助测区粗略DEM将测区划分为网格单元，从近距开始逐一计算每个网格单元的坡度角、雷达局部视角、阴影长度，判别该网格单元是否为几何阴影，并统计几何阴影占测区面积的比例；