基于对称几何构型约束的星载SAR无场几何定标方法及其系统.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CN113960545A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111213206.9(22)申请日2021.10.19(71)申请人安徽大学地址230601安徽省合肥市经济技术开发区九龙路111号(72)发明人徐凯张军刘思远魏圆圆(74)专利代理机构合肥国和专利代理事务所(普通合伙)34131代理人张祥骞(51)Int.Cl.G01S7/40(2006.01)权利要求书5页说明书12页附图5页(54)发明名称基于对称几何构型约束的星载SAR无场几何定标方法及其系统(57)摘要本发明涉及基于对称几何构型约束的星载SAR无场几何定标方法及其系统，与现有技术相比解决了星载SAR卫星需在地面控制数据依赖情况下才能实现系统误差参数自标定的缺陷。本发明包括以下步骤：获取对称几何构型影像对；计算距离多普勒几何定位模型参数；建立几何定位模型；进行无场几何定标准备工作；星载SAR无场几何定标的完成。本发明在无需几何定标场依赖下实现星载SAR高精度几何定标，实现与传统星载SAR几何定标相当的精度。CN113960545ACN113960545A权利要求书1/5页1.一种基于对称几何构型约束的星载SAR无场几何定标方法，其特征在于，包括以下步骤：11)获取对称几何构型影像对：读取影像集元数据文件，筛选对同一区域左右侧视方向不同、升降轨及入射角相同成像的星载SAR立体影像对，或者获取对同一区域左右侧视方向及入射角相同、升降轨不同成像的星载SAR立体影像对；12)计算距离多普勒几何定位模型参数：根据对称几何构型影像对，计算距离多普勒几何定位模型参数，其包括任意SAR影像像元(x,y)的方位向时间ta参数、斜距R、天线相位中心轨道卫星参数Xphase_WGS84、Yphase_WGS84、Zphase_WGS84、及多普勒参数fd；13)建立几何定位模型：针对SAR影像上任意像元(x,y)，建立其距离‑多普勒严密几何定位模型；14)进行无场几何定标准备工作：对称立体SAR影像匹配得到同名点{(xli,yli)(xri,yri)}i≤N，建立立体平差模型，得到同名点对应的地面目标点三维坐标根据平面坐标从对应DEM上提取高程h'i，组合成列参考点完成无场几何定标准备工作；15)星载SAR无场几何定标的完成：利用生成的SAR影像参考点对覆盖参考点范围的待标定影像SAR影像I进行标定，建立待标定影像I几何定标模型，对观测像点坐标进行非系统性误差补偿后，利用参考点求解距离向和方位向的系统误差补偿参数，完成定标参数求解。2.根据权利要求1所述的基于对称几何构型约束的星载SAR无场几何定标方法，其特征在于，所述计算距离多普勒几何定位模型参数包括以下步骤：21)进行时间参数建模：获取SAR影像方位向成像起始tstart和脉冲重复频率PRF、影像的近距Rmin和距离采样频率Fs，对任意像元(x,y)来说，其中x为距离向像素坐标，y为影像方位向像素坐标，进而建立方位向时间模型t(y)和距离模型R(x)如下：t(y)＝tstart+y/PRF，R(x)＝Rmin+c/2·x/Fs，上式中c为光速，其中斜距R＝c/2·τ，τ为双程时延；22)进行轨道参数建模：获取SAR影像成像起止时间范围并前后拓展m秒的卫星轨道数据，卫星轨道数据判断元数据中标注的是卫星平台质心还是SAR天线相位中心；若标注为卫星平台质心轨道数据，则添加天线相位中心偏置矩阵Roffset(upahse_body,vphase_body,wphase_body)补偿，转换至SAR天线相位中心轨道数据，公式如下：上式中，Xori、Yori、Zori为元数据中标注的卫星平台质心在WGS84坐标系下的坐标，2CN113960545A权利要求书2/5页upahse_body、vpahse_body、wpahse_body为天线相位中心在卫星平台坐标系中下的坐标，Xphase、Ypahse、Zphase为更新后的天线相位中心在WGS84坐标系下的坐标；若标注为SAR天线相位中心轨道数据情况，则Roffset＝(0,0,0)；为得到任意方位向时刻ta的运动状态参数，对零散时刻的轨道位置矢量及速度矢量数据进行建模，以n(n>3)阶多项式建模：式中为天线相位中心在WGS84坐标系中下三个坐标轴的速度，多项式系数ai,bi,ci(i＝1,2,…n)为利用最小二乘求解的模型参数，基于该模型得到任意成像时刻ta的轨道参数；23)进行多普勒参数建模：获取距离向离散多普勒参数，对离散普勒参数多项式建模，为了得到任意影像斜距R的多普勒参数fdc，以n(n>3)阶多项式建模：2nfdc＝p0+p1(R‑Rref)+p2(R‑Rref)+…+pn(R‑