[发明专利]一种双天线InSAR系统基线矢量的测量方法

说明书

本发明公开了一种双天线InSAR系统基线矢量的测量方法，解决了现有技术中高基线矢量测量的精度低，成本高的问题。方法包括：装载双天线InSAR系统的飞行器；周围飞行器设立若干个测站点，飞行器上设定若干个待测点；在每个测站点利用全站仪对全站仪视场内能观测到的待测点的三维位置进行测量，得到若干个三维坐标；将若干个三维坐标按照边角网原理统一至全站仪坐标系下，得到各个待测点在全站仪坐标系下的三维位置；由三维位置拟合IMU坐标系的坐标系原点和三个坐标轴方向，进而获取全站仪坐标系到IMU坐标系的转换关系；由待测点在IMU坐标系下的坐标，拟合出两个InSAR天线的相位中心，由该天线的相位中心计算出双天线InSAR系统的基线矢量。

技术领域

本发明涉及电子行业雷达技术领域，具体涉及一种双天线InSAR系统基线矢量的测量方法。

背景技术

干涉合成孔径雷达(Interferometric SyntheticAperture Radar，简称InSAR)是一种在合成孔径雷达技术基础上发展起来的雷达主动成像遥感测量技术，是合成孔径雷达技术与差分GPS、惯性测量技术相结合的产物。InSAR系统具有全天时、全天候、测量范围广、测量精度高、容易实现等优点，可以获得波长量级的高精度数字高程模型(DigitalElevation Mode，简称DEM)，同时还可以检测地球陆地表面、海面及冰雪表面的微小形变，获得毫米级精度的地表变化信息，具有巨大的应用前景。现有的机载InSAR系统大部分工作在X、P、L和C波段，OribtSAR系统、F-SAR系统为代表的机载InSAR系统的空间分辨率和高程精度达到了0.5m以内。

机载双天线InSAR系统或其他飞行器平台一般采用差分GPS和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，简称IMU)组成的定位定向系统(Position andOrientation System，简称POS)来测量平台的各种运动状态数据，用来确定天线的相位中心的运动误差和天线的指向误差，后期处理中利用这两个传感器融合后的数据进行运动补偿。双天线干涉SAR系统是一套较为复杂的综合系统，因此在执行实际飞行测绘任务前，必须要对该系统在基准坐标系下的两个天线之间的基线矢量进行精密测量，以获得高精度的相对三维位置关系进行后期实际数据处理。

双天线InSAR系统的两个天线一般安放在飞行器腹部的两侧，并且一般设计为平行的结构，以相同的角度向外辐射和接收电磁波，两个干涉天线装裱在一个天线屏蔽器里。惯性测量单元一般安装在天线附近的机腹下或相同位置的机舱内，与两个天线刚性连接。GPS一般安装在飞行器顶部，与惯性测量单元组合测量得到平台在全球大地坐标系下的精确位置和姿态。

对双天线InSAR系统基线矢量的测量，现有方法中常用的测量方法有：电子经纬仪测量方法、数字近景摄影测量方法、激光跟踪仪测量方法等。电子经纬仪测量方法通过角度测量来求出空间点的三维坐标，但是坐标测量前，需要精确整平和进行仪器间的系统定向是经纬仪测量方法的特点和难点，且系统只能是逐点采集，速度慢，效率较低。应用数字摄影测量方法对基线矢量测量一般采用单台数字相机脱机测量系统，利用特制的带有发光标志的探棒接触待测点，由于发光标志点到探头的几何关系是确定的，根据摄影测量原理便可以得到待测点的三维坐标。此种方法的测量精度主要取决于相机的精度和图像处理精度，选择高分辨率、高精度的专业量测相机的价格昂贵，且要求图像背景较为简单方便提取标志点的中心坐标。比如机载InSAR系统的飞机一般为白色，图像信噪比较低，标志点提取精度会受到影响，进而影响待测点的测量精度。激光跟踪仪测量方法通过测量出水平角、垂直角和斜距，按照球坐标的原理计算空间点的三维坐标，激光跟踪仪实际上是一台激光干涉测距和自动跟踪的全站仪，在测量范围内，其重复坐标测量精度达到±5ppm，但是其价格昂贵，采用此方法对双天线基线矢量进行测量成本太高。

发明内容

本发明的目的是提供一种双天线InSAR系统基线矢量的测量方法，以解决现有技术中高基线矢量测量的精度低，成本高的问题。

本发明采用的技术方案是，一种双天线干涉合成孔径雷达InSAR系统基线矢量的测量方法，包括：