[发明专利]一种基于单控制点信息的车载SAR的DEM提取方法

说明书

本发明公开一种基于单控制点信息的车载SAR的DEM提取方法，包括以下步骤：数据预处理、干涉相位计算、相位解缠、距离改正、相位改正和高程改正；本发明只需要一个控制点信息即可获得实现车载SAR的DEM提取工作，可有效简化外业工作，通过仿真试验分析了基于单控制点信息的DEM提取方法的误差和各干涉参数对结果的影响，证明了该方法的理论精度和可实现性，明确了基线参数对DEM精度的巨大影响，要求基线长度估计的精度至少达到毫米级，经验证，基于单控制点信息的DEM提取方法得到的DEM误差仅为0.30m，有效且高精度。

技术领域

本发明涉及DEM提取技术领域，尤其涉及一种基于单控制点信息的车载SAR的DEM提取方法。

背景技术

数字高程模型(DEM)描述地表高程信息，在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用；

合成孔径雷达(SAR)作为一种主动遥感式传感器，不受恶劣天气影响，具有全天时，全天候的对地观测能力，其应用于地形测绘可有效弥补航空/航天摄影测量等光学手段的不足；

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术诞生于20世纪60年代末，是一种将雷达影像复数据导出的相位信息作为信息源来提取地球表面三维信息和形变信息的技术；

近年来随着各种雷达波体制的出现，SAR系统的小型化逐渐开始运用普及，搭载平台将将不再局限于传统的星载平台和大型机载平台，无人机载、船载和车载等平台开始出现，对于星载SAR平台而言，具有成像范围广的优点，但其InSAR处理得到的DEM精度因为轨道、去相干性和影像分辨率较低等因素，精度一般较低，无法满足高精度应用要求，其中，车载SAR一般采用小型化合成孔径雷达主流的调频连续波(FMCW)雷达体制，调频连续波体制发射线性调频连续波，持续时间达毫秒级，占空比为1，可产生大的信号带宽，获得高距离分辨率，同时雷达的体积、成本、重量大大降低，对车载SAR干涉测量提取DEM的研究可有效解决星载、机载干涉测量提取DEM的高程精度低、时间分辨率低、工作量大等问题，具有着重要的意义，针对车载SAR数据的干涉处理获取DEM的技术与传统的星载、有人机载SAR的干涉处理有一定区别，仍存在较多问题亟待解决，主要问题包括：(1)车载SAR成像高度低，视角变化大导致的主辅影像失相干问题；(2)车载SAR系统为满足实时工程需求，结构多变导致的定标需要反复进行，结果无移植性的问题等，这些问题的解决需要车载SAR提取DEM的关键技术，因此，本发明提出一种基于单控制点信息的车载SAR的DEM提取方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种基于单控制点信息的车载SAR的DEM提取方法，该基于单控制点信息的车载SAR的DEM提取方法只需要一个控制点信息即可获得实现车载SAR的DEM提取工作，可有效简化外业工作，通过仿真试验分析了基于单控制点信息的DEM提取方法的误差和各干涉参数对结果的影响，证明了该方法的理论精度和可实现性。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于单控制点信息的车载SAR的DEM提取方法，包括以下步骤：

步骤一：数据预处理

根据数据构建车载双天线雷达干涉的几何示意图，将雷达主辅影像的相位中心分别设为AB，将地面点设为P，将基线AB的水平和垂直分量分别设为b_||和b_⊥，将雷达下视角设为θ，P点真实相位为：

H₁是AP的相对高程差，X是AP的水平距离，对干涉相位进行微分，得到：

其中RdR＝(H₁dH₁+XdX)，得到：