星载干涉合成孔径雷达系统仿真性能评估方法

摘要

本发明提供一种用于星载InSAR系统仿真性能评估的方法，技术方案包括下述步骤：步骤一：选择虚拟标志点；步骤二：布设实际标志点；步骤三：雷达回波信号仿真；步骤四：InSAR数据处理；步骤五：计算虚拟标志点和实际标志点在配准后InSAR主图像中的相对位置；步骤六：提取实际标志点在配准后InSAR主图像中的位置；步骤七：计算虚拟标志点在配准后InSAR主图像中的位置；步骤八：在InSAR处理输出的DEM中提取虚拟标志点的高斯-克吕格尔平面直角坐标系坐标；步骤九：计算四项InSAR性能评估指标。本发明具有精度高、计算量小和稳健的特点。

主权项

1.一种星载干涉合成孔径雷达系统仿真性能评估方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一：选择虚拟标志点；在仿真输入场景的数字高程模型DEM网格中选择若干个离散点作为虚拟标志点，所述虚拟标志点在场景中均匀分布；记录每个虚拟标志点在地心固连坐标系下的三维坐标P_virtual；步骤二：布设实际标志点；在仿真输入场景的DEM网格中距离每个虚拟标志点a个合成孔径雷达SAR分辨单元的位置布设一个实际标志点，其中30＜a＜40；设置每个实际标志点的雷达散射截面积为b分贝平方米，其中15＜b＜25；记录每个实际标志点在地心固连坐标系三维坐标P_real；步骤三：雷达回波信号仿真；采用雷达回波仿真方法，获得仿真输入场景的星载干涉合成孔径雷达InSAR回波，包括下述四组数据：主雷达天线相位中心APC位置数据、辅雷达APC位置数据、含实际标志点的仿真输入场景的DEM主雷达回波数据，含实际标志点的仿真输入场景的DEM的辅雷达回波数据；步骤四：InSAR数据处理；对步骤三得到的四组数据，进行全流程InSAR数据处理，包括：SAR成像处理、图像配准、干涉相位滤波、干涉相位解缠、地面定位和地理编码，得到配准后InSAR主图像、配准后InSAR辅图像和高斯-克吕格尔平面直角坐标系下的InSAR处理输出的DEM；步骤五：计算虚拟标志点和实际标志点在配准后InSAR主图像中的相对位置； 所述步骤五包括以下三个步骤：第（一）步，利用SAR成像处理时的多普勒中心频率和实际标志点在地心固连坐标系下的三维坐标数据P_real，计算第i个实际标志点在配准后InSAR主图像中的亚像素级坐标其中i表示实际标志点的序号，1≤i≤N，N为实际标志点的个数，表示第i个实际标志点在配准后InSAR主图像中的方位向坐标，表示第i个实际标志点在配准后InSAR主图像中距离向坐标；第（二）步，利用SAR成像处理时的多普勒中心频率和虚拟标志点在地心固连坐标系下的三维坐标数据P_virtual，计算第i个虚拟标志点在配准后InSAR主图像中的亚像素级坐标其中i表示虚拟标志点的序号，表示第i个虚拟标志点在配准后InSAR主图像中的方位向坐标，表示第i个虚拟标志点在配准后InSAR主图像中的距离向坐标；第（三）步，使用公式1计算出每一个虚拟标志点相对于其对应的实际标志点在配准后InSAR主图像中的亚像素级相对位置坐标其中表示方位向的相对位置坐标，表示距离向的相对位置坐标；(公式1)步骤六：提取实际标志点在配准后InSAR主图像中的位置；在配准后InSAR主图像中每个实际标志点所在位置周围取32×32个像素大小的窗口，对窗口内的数据进行32倍二维sinc插值，然后取幅度最大的点所在的位置，即为该实际标志点在配准后InSAR主图像中的精确位置p_r(i)＝[p_rx(i),p_ry(i)]，其中p_rx(i)表示第i个实际标志点在配准后InSAR主图像中的精确方位向坐标，p_ry(i)表示第i个实际标志点在配准后InSAR主图像中的精确 距离向坐标；步骤七：计算虚拟标志点在配准后InSAR主图像中的位置；根据公式2求虚拟标志点在配准后InSAR主图像中的精确位置坐标p_v(i)＝[p_vx(i),p_vy(i)]，其中p_vx(i)表示第i个虚拟标志点在配准后InSAR主图像中的精确方位向坐标，p_vy(i)表示第i个虚拟标志点在配准后InSAR主图像中的精确距离向坐标；(公式2）步骤八：在InSAR处理输出的DEM中提取虚拟标志点的高斯-克吕格尔平面直角坐标系坐标；根据配准后InSAR主图像与InSAR处理输出的DEM的像素对应关系，以及按照步骤七得到的虚拟标志点在配准后InSAR主图像中的精确位置坐标p_v(i)，采用线性插值方法提取InSAR处理输出的DEM中虚拟标志点的高斯-克吕格尔平面直角坐标系下的三维坐标步骤九：计算四项InSAR性能评估指标；将步骤一得到的虚拟标志点在地心固连坐标系下的三维坐标P_virtual进行坐标变换，得到每个虚拟标志点在高斯-克吕格尔平面直角坐标系下三维坐标的理想值(x_i,y_i,z_i)；利用公式3至公式6得到四项InSAR性能评估指标：绝对水平定位精度σ_s、相对水平定位精度σ_Δs、绝对测高精度σ_h、相对测高精度σ_Δh；（公式3）（公式4）（公式5）（公式6）。