基于地形先验的机载多通道雷达幅相误差估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113702972A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202111008103.9(22)申请日2021.08.30(71)申请人中国科学院空天信息创新研究院地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人焦泽坤仇晓兰周良将韩冬丁赤飚(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人樊晓(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图8页(54)发明名称基于地形先验的机载多通道雷达幅相误差估计方法(57)摘要本公开提供了一种基于地形先验的机载多通道雷达幅相误差估计方法，包括：对于获取的多通道二维SAR图像，进行图像配准操作；对于配准之后的SAR图像，针对城市场景，选取无叠掩建筑区域强散射点，并计算各个通道之间的实际相位差及幅度；利用机载平台POS数据以及雷达成像参数，计算通道间理想相位差及幅度，结合所述实际相位差及幅度，计算通道幅相误差初始值；利用幅相误差估计初始结果对多通道图像进行补偿，进行层析SAR三维重建，结合城市建筑目标结构先验更新选取的强散射点高度信息；利用更新后的散射点高度信息，迭代上述两步操作，直到相邻两次重建差异小于事先设定的阈值，输出最终多通道幅相误差估计结果。CN113702972ACN113702972A权利要求书1/3页1.一种基于地形先验的机载多通道雷达幅相误差估计方法，其特征在于，基于多通道数据二维成像结果，选取场景内强散射点，利用城镇场景地形先验知识，迭代估计通道间幅相误差，能够实现无定标器情况下对雷达多通道幅相误差的精确估计，包括以下步骤：对于获取的多通道二维SAR图像，进行图像配准操作；对于配准之后的SAR图像，针对城市场景，选取无叠掩建筑区域强散射点，并计算各个通道之间的实际相位差及幅度；利用机载平台POS数据以及雷达成像参数，计算通道间理想相位差及幅度，结合所述实际相位差及幅度，计算通道幅相误差初始值；利用幅相误差估计初始结果对多通道图像进行补偿，进行层析SAR三维重建，结合城市建筑目标结构先验更新选取的强散射点高度信息；利用更新后的散射点高度信息，迭代上述两步操作，直到相邻两次重建差异小于事先设定的阈值，输出最终多通道幅相误差估计结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对于配准之后的SAR图像，针对城市场景，选取无叠掩建筑区域强散射点，并计算各个通道之间的实际相位差及幅度的步骤中，适用于包含建筑目标区域的城市场景，利用振幅离差等准则选取无叠掩区域的强散射点A。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对于配准之后的SAR图像，针对城市场景，选取无叠掩建筑区域强散射点，并计算各个通道之间的实际相位差及幅度的步骤进一步包括：针对配准后的多通道图像，假设共有N个通道，记为n＝1，2，...，N；对于第n个通道，强散射点A对应的像素点A′的像素值记为以第一个通道为参考相位，分别进行共轭相乘：根据上式，能够得到针对像素点A′，各个通道之间的实际相位差，记为：Δp1＝0；Δpn＝angle(In)，n＝2，3，...，；其中，angle(*)表示求该复数的相位值；以通道一回波幅度为参考，能够得到归一化的通道间幅度不平衡因子：a1＝1；4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用机载平台POS数据以及雷达成像参数，计算通道间理想相位差及幅度，结合所述实际相位差及幅度，计算通道幅相误差初始值的步骤包括：对于像素点A′，根据雷达观测几何，就能够得到其二维经纬度坐标，根据成像处理，假设其海拔高度为hini，得到像素点A′的三维坐标是(latA，lngA，hini)，进而可以计算像素点A′到第n个等效相位中心的距离Rn：2CN113702972A权利要求书2/3页其中，elevation(*)为根据两个点的经纬度坐标计算两者之间距离的函数；第n个通道图像中，像素点A′的理想相位值为同理，根据雷达方程，回波信号的幅度与距离的四次方成反比，则在各个通道间不存在幅度不一致性的情况下，像素点A′像素的幅度值满足：结合上述分析，以通道一的回波作为参考，能够得到通道间的理想相位差为：通道间的理想幅度不均衡因子为：5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，结合从回波数据中提取的通道间相位差Δpn以及幅度不均衡因子an，以及基于雷达等效相位中心到散射点的距离提取的通道间理想相位差Δθn和幅度不均衡因子αn，得到各个通道的幅度和相位误差初始估计如下：(0)φΦ＝Δpn‑Δθn其中，上述表达式左侧变量的上标代表第0次迭代，即幅相误差校正因子的初始值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用幅相误差估计初始结果