[发明专利]一种基于多通道SAR系统的高精度干涉相位获取方法

说明书

本发明公开了一种基于多通道SAR系统的高精度干涉相位获取方法，它是通过多通道SAR系统可获取一幅高分辨率和一幅低分辨率图像，本发明通过减少副天线通道为单通道，得到两幅分辨率不同的SAR图像，再由两幅不同分辨率图像获得高精度干涉相位，利用二维频域干涉相位的高稀疏特性，建立了从低分辨图像到二维频域干涉相位的矩阵重构方程，为求解该方程提出了一种矩阵形式稀疏重构算法，最终获得了观测区域的干涉相位。本发明与传统的干涉测量方法比较，有效提高了InSAR复图像干涉相位的精度，且极大地降低了内存和计算量的消耗，大幅度提高计算效率。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，它特别涉及了一种多通道合成孔径雷达(SAR)系统及其干涉相位获取方法。

背景技术

作为一种工作在微波波段的有源雷达，合成孔径雷达(Synthetic ApertureRadar,SAR)具有全天时、全天候的成像能力，即无论是白天或黑夜、晴天还是雷雨风雪天气，都可以随时随地成像，克服了光学和红外系统不能在晚上和复杂天气条件进行成像的缺点。

干涉合成孔径雷达(InSAR)测量技术是在合成孔径雷达(SAR)的基础上，利用两个或者多个位置不同的天线观测同一个目标场景，根据目标到不同天线的斜距差获得测量数据的干涉相位，再通过平台与地面观测场景的几何关系反演出地面场景的数字高程信息的技术。由于具有全天时、全天候的特点，InSAR已经成为当前提取大面积地表三维图像和地形高程变化信息的一项重要遥感技术，在地形测绘、自然灾害监测和自然资源调查等领域发挥越来越大的作用。

高分辨率SAR图像不仅能提高SAR系统对观测区域的检测能力，而且对于获取高精度的干涉相位和地形高程反演提供了有力的保障，其重要程度不言而喻。扫描式SAR模式是通过牺牲方位向分辨率来换取距离向的宽测绘带，从而会降低SAR成像质量，进而影响InSAR的干涉相位和高程反演精度。多通道SAR模式(沿方位向布设)是解决宽测绘带和高分辨率的一种有效工作模式，它的核心是通过沿平台运动方向布设多通道，以空间采样等效时间采样，在保障图像分辨率的同时，也能兼顾成像测绘的幅宽。该模式要具有InSAR功能，可以在垂直于方位向增设一组多通道，但是会极大提高SAR系统的硬件成本和实现难度，也会大大提高SAR系统对数据采集、传输和存储等方面的压力，因此为了降低系统复杂度和硬件成本等，可在垂直于方位向增设一个通道来实现干涉测量，但会形成不同分辨率的主副SAR图像，而传统的干涉相位测量是使用两幅分辨率相同的SAR图像共轭相乘得到，如果直接对高分辨率进行抽样或对低分辨率进行插值在采用传统的共轭相乘算法都会影响干涉相位精度，无法保证干涉相位的准确提取，进而影响干涉相位的精度。因此本发明在二维频域干涉相位稀疏重构的技术基础上提出了一种基于多通道SAR系统的高精度干涉相位获取方法。

发明内容

本发明基于主天线多通道副天线单通道的SAR系统及二维频域稀疏重构技术，提出了一种基于多通道SAR系统的高精度干涉相位获取方法，通过该多通道SAR系统可获取一幅高分辨率和一幅低分辨率图像，再利用二维频域稀疏重构方法可获取目标场景的高精度干涉相位，该系统在降低了双天线多通道的硬件成本的基础上保证了高精度的干涉相位图，不仅降低了系统成本而且同时降低了SAR系统对数据采集、传输和存储等方面的压力

针对如何从不同分辨率SAR图像获得高精度干涉相位问题，建立了从低分辨图像到频域干涉相位的矢量重构方程。由于方程求解存在克罗内克积计算，使得内存和计算量消耗巨大，针对该问题，利用二维频域干涉相位的高稀疏特性，建立了从低分辨图像到二维频域干涉相位的矩阵重构方程，为求解该方程提出了一种矩阵形式稀疏重构算法，该算法通过建立矩阵式稀疏重构方程，和传统的干涉测量方法比较，有效提高了InSAR复图像干涉相位的精度，且极大地降低了内存和计算量的消耗。

为了方便描述本发明的内容，首先作以下术语定义：

定义1、合成孔径雷达(SAR)