一种从雷达原始数据中提取运动参数做干涉测量的方法
【专利摘要】本发明涉及一种从雷达原始数据中提取运动参数做干涉测量的方法，其包括以下步骤：1)根据参数解算方法从雷达原始数据中提取成像有关的参数，其具体包括有效速度、前向加速度和方位向的位移、原始数据的实部和虚部顺序以及原始数据的Chirp调频率；2)根据提取的成像有关的参数，采用传统距离多普勒或Chirp?Scaling聚焦方法对两幅有重叠的雷达原始数据分别成像，生成聚焦后的单视复数图像；3)采用干涉测量方法将步骤2)中得到的单视复数图像生成数字高程图，完成测量。本发明仅需使用从雷达原始数据提取的参数即可进行聚焦和干涉测量，并达到干涉测量的精度要求。本发明可以广泛应在雷达信号处理领域中应用。
【专利说明】一种从雷达原始数据中提取运动参数做干涉测量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种雷达信号处理方法，特别是关于一种从雷达原始数据中提取运动 参数做干涉测量的方法。
【背景技术】
[0002] 目前已有的干涉测量方法大多需要首先使用精确的卫星或航空飞行器的轨道数 据来成像和运动补偿，而有些情况下限于成本、敏感性、出国政策，很多发展中国家或用户 不能安装和使用高精度的GPS和INS设备来记录轨道数据（Cumming and Li，2007 ;Kong et al.，2005 ;Wu et al，2013 ;Cao et al.，2010)。这使得雷达成像的应用仅能够在附带有高 精度的GPS和INS设备的雷达数据中开展，或从原始数据中提取一些参数，如飞行速度、近 距离和天线斜角（Madsen, 1989 ;Cumming and Li, 2007 ;Kong et al·，2005 ;Samczynski and Kulpa，2010)。一些学者已经验证了从原始数据提取的参数的精度，然而，至今还鲜有学者 研究从原始数据中提取的参数能否应用于干涉测量以及将从原始数据中提取的参数应用 于干涉测量的精度。
【发明内容】
[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种从雷达原始数据中提取运动参数做干涉 测量的方法，其不需要使用精确的轨道数据，而仅需使用从雷达原始数据提取的参数即可 进行聚焦和干涉测量，并达到干涉测量的精度要求（差分干涉的精度通常为厘米级）。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种从雷达原始数据中提取运动参 数做干涉测量的方法，其包括以下步骤：1)根据参数解算方法从雷达原始数据中提取成像 有关的参数，其具体包括有效速度、前向加速度和方位向的位移、原始数据的实部和虚部顺 序以及原始数据的Chirp调频率；2)根据提取的成像有关的参数，采用传统距离多普勒或 Chirp Scaling聚焦方法对两幅有重叠的雷达原始数据分别成像，生成聚焦后的单视复数 图像；3)采用干涉测量方法将步骤2)中得到的单视复数图像生成数字高程图，完成测量。
[0005] 所述步骤1)中，所述参数解算包括以下步骤：⑴将原始数据进行距离傅里叶变 换；（2)将步骤（1)中距离傅里叶变换的结果数据与距离匹配滤波器进行卷积运算；（3)将 步骤（2)中卷积运算的结果进行距离傅里叶逆变换，完成距离向压缩；(4)将步骤（3)中 经过距离向压缩后的结果进行方位傅里叶变换；（5)将经过方位傅里叶变换的结果数据与 方位匹配滤波器进行卷积运算，根据卷积运算结果分别执行步骤（6)和步骤（9) ; (6)将步 骤（5)中的卷积运算的结果进行方位傅里叶逆变换，完成方位向压缩，得到单视复数图像； (7)根据单视复数图像确定原始数据的实部和虚部的顺序；(8)根据原始数据的实部和虚 部顺序确定原始数据的信号调频率正负号；(9)将步骤（5)中的卷积运算结果，采用符号多 普勒估计算法估计出多普勒中心；使用改进的图像漂移算法，调整方位匹配滤波器的值，提 取出多普勒调频率；（10)基于步骤（9)提取出的多普勒中心和多普勒调频率，计算出飞行 器平均速度v为：
【权利要求】
1. 一种从雷达原始数据中提取运动参数做干涉测量的方法，其包括以下步骤： 1) 根据参数解算方法从雷达原始数据中提取成像有关的参数，其具体包括有效速度、 前向加速度和方位向的位移、原始数据的实部和虚部顺序以及原始数据的Chirp调频率； 2) 根据提取的成像有关的参数，采用传统距离多普勒或Chirp Scaling聚焦方法对两 幅有重叠的雷达原始数据分别成像，生成聚焦后的单视复数图像； 3) 采用干涉测量方法将步骤2)中得到的单视复数图像生成数字高程图，完成测量。
2. 如权利要求1所述的一种从雷达原始数据中提取运动参数做干涉测量的方法，其特 征在于：所述步骤1)中，所述参数解算包括以下步骤： (1) 将原始数据进行距离傅里叶变换； (2) 将步骤（1)中距离傅里叶变换的结果数据与距离匹配滤波器进行卷积运算； (3) 将步骤（2)中卷积运算的结果进行距离傅里叶逆变换，完成距离向压缩； (4) 将步骤（3)中经过距离向压缩后的结果进行方位傅里叶变换； (5) 将经过方位傅里叶变换的结果数据与方位匹配滤波器进行卷积运算，根据卷积运 算结果分别执行步骤（6)和步骤（9); (6) 将步骤（5)中的卷积运算的结果进行方位傅里叶逆变换，完成方位向压缩，得到单 视复数图像； (7) 根据单视复数图像确定原始数据的实部和虚部的顺序； (8) 根据原始数据的实部和虚部顺序确定原始数据的信号调频率正负号； (9) 将步骤（5)中的卷积运算结果，采用符号多普勒估计算法估计出多普勒中心；使用 改进的图像漂移算法，调整方位匹配滤波器的值，提取出多普勒调频率； (10) 基于步骤（9)提取出的多普勒中心和多普勒调频率，计算出飞行器平均速度v 为：
若使用公式（1)和（2)对原始数据聚焦，可获得比较清晰的图像；那么，实部和虚部的 顺序是正常的，即实部在虚部之前； 若使用公式（3)和（4)对原始数据聚焦，可获得比较清晰的图像；那么，实部和虚部的 顺序是不正常的，即实部在虚部之后。
4. 如权利要求3所述的一种从雷达原始数据中提取运动参数做干涉测量的方法，其特 征在于：所述步骤（8)中，根据方位匹配滤波器的调频率必须为负值，方位向匹配滤波器只 有公式（2)是正确的，因此，确定原始数据的信号调频率正负号规则如下： 若使用公式（1)和（2)对原始数据聚焦，可获得比较清晰的图像；那么，原始数据的信 号调频率一定是匕； 若使用公式（3)和（4)对原始数据聚焦，可获得比较清晰的图像；那么，原始数据的信 号调频率一定是-
5. 如权利要求2或3或4所述的一种从雷达原始数据中提取运动参数做干涉测量的方 法，其特征在于：所述步骤（11)中，飞行器前向加速度和方位向的位移的分离方法如下：
最后，求出前向加速度和方位向的位移：前向加速度为前向瞬时速度的一次倒数，方位 向的位移为方位向加速度的一次积分。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种从雷达原始数据中提取运动参数做干涉测量 的方法，其特征在于：所述步骤3)中，采用干涉测量方法生成数字高程图包括以下步骤： (1) 假定雷达原始数据一和雷达原始数据二有重叠，并设定一个初始基线值，对雷达原 始数据一和雷达原始数据二分别成像，生成聚焦后的单视复数图像一和单视复数图像二； (2) 将单视复数图像一和单视复数图像二进行图像互相匹配实现图像粗匹配，生成干 涉图，并将干涉图进行基线估计，估计出一个较为精确的基线，实现对图像的精匹配； (3) 精匹配后的图像再生成干涉图，并经过消除平地效应、相位解缠、高程计算和地理 编码后，生成数字高程图。
【文档编号】G01S13/89GK104062655SQ201410303010
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】王东亮 申请人:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所