本(ben)發明屬(shu)于測高精(jing)度(du)，具(ju)體涉及一種基(ji)于ku/ka雙頻(pin)機載干涉sar的(de)海面高度(du)重建(jian)方法。

背景技術：

1、海(hai)(hai)面(mian)(mian)(mian)(mian)高(gao)度(du)(ssh)測(ce)(ce)量(liang)(liang)技(ji)術是一種(zhong)用于(yu)(yu)(yu)監測(ce)(ce)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)高(gao)度(du)變(bian)化的(de)(de)關鍵技(ji)術。ssh是指海(hai)(hai)洋(yang)(yang)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)距離地球(qiu)引力中心(xin)的(de)(de)垂直距離，它對于(yu)(yu)(yu)理(li)解(jie)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)環流(liu)、海(hai)(hai)洋(yang)(yang)能量(liang)(liang)傳(chuan)輸以及氣候變(bian)化等(deng)諸(zhu)多海(hai)(hai)洋(yang)(yang)過程具(ju)有重要意義。傳(chuan)統(tong)的(de)(de)海(hai)(hai)面(mian)(mian)(mian)(mian)高(gao)度(du)測(ce)(ce)量(liang)(liang)方法(fa)主要依賴于(yu)(yu)(yu)衛(wei)星(xing)(xing)測(ce)(ce)高(gao)技(ji)術，其中最常用的(de)(de)是雷達(da)高(gao)度(du)計(ji)。這(zhe)些衛(wei)星(xing)(xing)搭載著雷達(da)設備，通(tong)過發射微波信號并測(ce)(ce)量(liang)(liang)信號返回(hui)的(de)(de)時間延遲來(lai)(lai)推(tui)斷海(hai)(hai)面(mian)(mian)(mian)(mian)高(gao)度(du)。然而，傳(chuan)統(tong)雷達(da)高(gao)度(du)計(ji)受限于(yu)(yu)(yu)其單頻數(shu)據，難以準確(que)探測(ce)(ce)海(hai)(hai)洋(yang)(yang)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)微小(xiao)變(bian)化，尤其是在亞中尺(chi)度(du)范圍內的(de)(de)渦旋(xuan)和環流(liu)等(deng)現象。為了(le)克服傳(chuan)統(tong)方法(fa)的(de)(de)局限性，近年(nian)來(lai)(lai)出(chu)現了(le)一系列新的(de)(de)海(hai)(hai)面(mian)(mian)(mian)(mian)高(gao)度(du)測(ce)(ce)量(liang)(liang)技(ji)術。其中包括基于(yu)(yu)(yu)合成(cheng)孔徑雷達(da)(sar)的(de)(de)方法(fa)，如機(ji)載sar和衛(wei)星(xing)(xing)sar。sar技(ji)術通(tong)過記(ji)錄雷達(da)波與地面(mian)(mian)(mian)(mian)或海(hai)(hai)洋(yang)(yang)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)相(xiang)互(hu)作用來(lai)(lai)生成(cheng)高(gao)分(fen)辨率的(de)(de)圖像。機(ji)載sar可(ke)以提(ti)供更高(gao)的(de)(de)空間分(fen)辨率，但(dan)覆(fu)蓋(gai)范圍有限；而衛(wei)星(xing)(xing)sar則(ze)可(ke)以覆(fu)蓋(gai)更廣(guang)闊的(de)(de)海(hai)(hai)域，但(dan)空間分(fen)辨率相(xiang)對較低。

2、隨著(zhu)衛星(xing)和(he)空(kong)基雷達技術的不斷發(fa)展，干涉(she)sar已經(jing)成為了測量地表高(gao)度和(he)形態變(bian)化的關鍵工具。然而(er)，單(dan)頻(pin)sar系統由(you)于相位(wei)噪聲和(he)干涉(she)圖(tu)誤差(cha)的影響，往(wang)往(wang)難(nan)以提供足夠精確的高(gao)度信息。

技術實現思路

1、為(wei)了解決背景技術中的(de)問(wen)題，提出一(yi)種基于(yu)ku/ka雙(shuang)頻機載干(gan)涉(she)sar的(de)海(hai)面高度(du)重建方法，通過(guo)結(jie)合雙(shuang)頻sar數據和多路(lu)信(xin)號概率函數理論，提高海(hai)面高度(du)的(de)測量精度(du)。

2、為(wei)了實現(xian)上述目(mu)的(de)，本發(fa)明(ming)采(cai)用的(de)技(ji)術(shu)方案如下(xia)：

3、第一步?數據獲取。

4、獲取雙(shuang)頻sar數據集，包(bao)括ku波段和ka波段的干涉圖像。

5、第二步?相干處理(li)。

6、對ku波(bo)段和(he)ka波(bo)段的干(gan)涉圖像(xiang)進行(xing)相干(gan)處理，生成(cheng)多視圖相干(gan)圖像(xiang)。通過(guo)對雷達回(hui)波(bo)信(xin)號進行(xing)復數運(yun)算，從(cong)而得到(dao)圖像(xiang)中各個像(xiang)素點的相位信(xin)息，并且利用這些相位信(xin)息進行(xing)圖像(xiang)疊加和(he)合(he)成(cheng)。

7、第(di)三步?對ku波(bo)段和ka波(bo)段圖(tu)像進(jin)行共配準處理。

8、采用先進的配(pei)準算(suan)法，對(dui)ku波段和ka波段的圖像(xiang)進行同(tong)時的特(te)征(zheng)點提取、特(te)征(zheng)匹配(pei)和變換(huan)參數估計，實現兩個波段圖像(xiang)之間的空間對(dui)齊，并(bing)確(que)保它們具有相同(tong)的幾何變換(huan)關系和空間位置。

9、第(di)四步?多路信號概率函數(shu)計算。

10、利用多(duo)路信(xin)號概率(lv)函數，結合s3處理后的(de)ku波段和ka波段的(de)干涉數據，形成(cheng)聯(lian)合條件(jian)概率(lv)密度(du)函數；

11、

12、其中，φn是干涉相位，γn是與(yu)n相關的(de)相干度，表示(shi)(shi)(shi)不(bu)同相位獲取或信號的(de)數(shu)量，f(φn)表示(shi)(shi)(shi)單頻率密度函數(shu)，dn表示(shi)(shi)(shi)相位差，λn表示(shi)(shi)(shi)與(yu)n相關的(de)波長，h表示(shi)(shi)(shi)海面高(gao)度矢量，組合成形成ml函數(shu)(2)。

13、第五步?鄰域平均濾波法(fa)減噪處理。

14、針對估計得到的高度數(shu)據(ju)(ju)，采用鄰域平(ping)均過(guo)濾的方(fang)法來(lai)減(jian)小隨機(ji)噪聲的影響。利用空間(jian)域濾波技術，通過(guo)對每個像(xiang)素周圍(wei)的鄰域進行平(ping)均處理，實現對高度數(shu)據(ju)(ju)的平(ping)滑(hua)處理。

15、第(di)六步?海面高度(du)確定。

16、最終確定精(jing)確的(de)海面高度(du)(du)。該(gai)高度(du)(du)通過(guo)(guo)聯合似然函數的(de)極(ji)大(da)值估(gu)計，并(bing)經過(guo)(guo)鄰居(ju)平均過(guo)(guo)濾處理，確保測量結(jie)果的(de)高精(jing)度(du)(du)；精(jing)確的(de)海面高度(du)(du)的(de)公式(shi)如下：

17、

18、其中表(biao)示(shi)海面(mian)高度(du)h的估計值，f(φ|h)表(biao)示(shi)概率密度(du)函(han)數，h表(biao)示(shi)海面(mian)高度(du)。

19、通過(guo)上述(shu)技術(shu)方(fang)案可以得到以下(xia)有益效果：

20、本發(fa)明通過使用(yong)雙(shuang)頻干(gan)涉雷達測高(gao)技(ji)術，ssh的(de)精(jing)度(du)可(ke)(ke)以(yi)有效(xiao)提高(gao)，所提出的(de)發(fa)明方法(fa)可(ke)(ke)以(yi)為(wei)未來的(de)航(hang)天和航(hang)空測高(gao)任務提供視角，本發(fa)明方法(fa)在多樣化海洋條(tiao)件應用(yong)，具有較高(gao)的(de)穩健性(xing)和可(ke)(ke)行(xing)性(xing)。

技術特征：

1.一種基(ji)于ku/ka雙頻機載(zai)干涉sar的海面(mian)高度(du)重建(jian)方法，其特征在于：所述方法如(ru)下：

2.根(gen)據(ju)權利要求1所述的一(yi)種(zhong)基于ku/ka雙頻(pin)機載干涉(she)sar的海(hai)面高度重建方法(fa)，其特征在于：s4中(zhong)的概率密(mi)度函數如下：

3.根據權利要(yao)求1或2所述的(de)一種基于(yu)ku/ka雙頻機載干涉(she)sar的(de)海面高(gao)度重建方法，其特征在于(yu)：精確的(de)海面高(gao)度的(de)公式如下：

技術總結
本發明公開了一種基于Ku/Ka雙頻機載干涉SAR的海面高度重建方法，特別是通過利用雙頻干涉SAR數據，以提高對海面高度（SSH）的測量精度，這種方法結合了多路信號概率函數的原理，利用雙頻干涉SAR數據中的多個信號信息，對海面特征進行更準確的重建和測量。通過優化數據處理算法和參數設置，能夠有效提高SSH測量的精度和可靠性，為海洋測繪和監測提供更精準的數據支持。

技術研發人員：邱志偉,楊磊,石文鑫,張凱夢
受保護的技術使用者：江蘇海洋大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/23