[发明专利]一种星载干涉成像高度计的相位滤波方法及高度测量方法

摘要

本发明公开了一种星载干涉成像高度计的相位滤波方法及高度测量方法，所述相位滤波方法包括：对星载干涉成像高度计两个接收通道的数据进行合成孔径成像处理，得到两幅复图像，以其中一幅图像作为基准对两幅复图像进行配准，再计算配准后两幅图像的相干系数；依次计算图像中每个像元的几何位置、观测角和多视视数；由此确定每个像元的方位向滤波窗口大小和距离向滤波窗口大小，并确定每个像元的方位向滤波区间和距离向滤波区间；将两个复图像进行共轭相乘，同时去除地平相位，然后在方位向滤波区间和距离向滤波区间对每个像元分别进行滤波，最终得到滤波后的干涉相位。基于上述相位滤波方法，本发明还提出了一种星载干涉成像高度计的高度测量方法。

主权项

1.一种星载干涉成像高度计的相位滤波方法，所述方法包括：对星载干涉成像高度计两个接收通道的数据进行合成孔径成像处理，得到两幅复图像，以其中一幅图像作为基准对两幅复图像进行配准，再计算配准后两幅图像的相干系数；依次计算图像中每个像元的几何位置、观测角和多视视数；由此确定每个像元的方位向滤波窗口大小和距离向滤波窗口大小，并确定每个像元的方位向滤波区间和距离向滤波区间；将两个复图像进行共轭相乘，同时去除地平相位，然后在方位向滤波区间和距离向滤波区间对每个像元分别进行滤波，最终得到滤波后的干涉相位所述方法具体包括：步骤1)对星载干涉成像高度计两个接收通道的数据进行合成孔径成像处理，得到两幅复数图像s₁(n_a,n_r)和s₂(n_a,n_r)，其中n_r和n_a两个图像像素横纵坐标的序号，以s₁(n_a,n_r)作为基准对两幅复图像进行配准，配准后再计算相干系数γ(n_a,n_r)：其中，Π_a(n_a)为方位向慢时间的有效区间，Π_r(n_r)为距离向快时间的有效区间，Π_a(n_a)＝[n_a‑M_a/2,n_a+M_a/2]，Π_r(n_r)＝[n_r‑M_r/2,n_r+M_r/2]其中，M_a和M_r分别是方位向和距离向的窗口；步骤2)利用距离‑多普勒方程分别得到s₁(n_a,n_r)和s₂(n_a,n_r)中每个像元的几何位置P_t(n_a,n_r)；计算s₁(n_a,n_r)和s₂(n_a,n_r)中每个像元的观测角θ(n_a,n_r)；以s₁(n_a,n_r)为基准将两幅图像进行配准后，s₁(n_a,n_r)和s₂(n_a,n_r)图像每个像元的几何位置和观测角相同；步骤3)对于给定的高度误差门限值σ_h，计算s₁(n_a,n_r)和s₂(n_a,n_r)中每个像元的多视视数L(n_a,n_r)为：其中，λ为波长，r₁(n_a,n_r)为第一天线相位中心到目标像元(n_a,n_r)的距离，α是基线倾角，B为两个天线的基线长度；步骤4)确定s₁(n_a,n_r)和s₂(n_a,n_r)中每个像元的方位向滤波窗口大小W_a(n_a,n_r)和距离向滤波窗口大小W_r(n_a,n_r)，由此确定每个像元的方位向滤波区间Γ_a(n_a,n_r)和距离向滤波区间Γ_r(n_a,n_r)；步骤5)对两个通道复图像s₁(n_a,n_r)和s₂(n_a,n_r)进行共轭相乘，同时去除地平相位，然后对每个像元分别进行滤波，最终得到滤波后的干涉相位为：其中，为(i,j)处的地平相位；所述步骤2)具体为：步骤2‑1)建立以下方程组计算s₁(n_a,n_r)和s₂(n_a,n_r)图像像元的几何位置P_t(n_a,n_r)，其中，P_t(n_a,n_r)为(n_a,n_r)处目标像元的坐标，三维坐标为x_t(n_a,n_r)、y_t(n_a,n_r)和z_t(n_a,n_r)；S₁(n_a)为第一天线在方位序号n_a处的坐标；V₁(n_a)为第一天线在方位序号n_a处的速度；V_t(n_a,n_r)为(n_a,n_r)处目标的速度；f_dc为多普勒中心；R_e为地球赤道半径；h(n_a,n_r)为(n_a,n_r)处目标相对于地球模型的高度，R_p为地球极地半径，R_p＝(1‑f)(R_e+h)，f为地球扁率因子；采用牛顿法迭代求解上述方程组得到s₁(n_a,n_r)图像像元的几何位置P_t(n_a,n_r)；步骤2‑2)分别计算s₁(n_a,n_r)和s₂(n_a,n_r)中每个像元的观测角θ(n_a,n_r)：所述步骤4)具体包括：步骤4‑1)确定距离向和方位向滤波窗口的过程为：其中，ρ_a(n_a,n_r)为每个像元的原始方位分辨率，ρ_r(n_a,n_r)为每个像元的原始地距分辨率：其中，D为天线方位向有效口径，B_w为发射信号带宽，θ_inc(n_a,n_r)为像元的本地入射角：步骤4‑2)每个像元的方位向滤波区间Γ_a(n_a,n_r)和距离向滤波区间Γ_r(n_a,n_r)为：