【摘要】：合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有高精度幾何定位能力。然而,由于衛(wèi)星軌道及成像參數(shù)等存在誤差,制約著SAR影像的幾何定位精度。幾何定標(biāo)技術(shù)可以實現(xiàn)誤差的探測及消除,是實現(xiàn)SAR影像高精度定位的關(guān)鍵,也是提升SAR系統(tǒng)在無控制點情況下幾何定位精度的主要途徑之一。尤其近年來,隨著高分三號(GF-3)等國產(chǎn)SAR衛(wèi)星的陸續(xù)發(fā)射,迫切需要對星載SAR幾何定標(biāo)技術(shù)展開深入的研究,以促進國產(chǎn)SAR衛(wèi)星的發(fā)展和應(yīng)用。幾何定標(biāo)通常采用地面控制點獲取距離-多普勒(Range-Doppler,R-D)模型中的精確幾何參數(shù),用以完成星載SAR影像高精度幾何定位。但在廣域范圍內(nèi),特別是高山地區(qū)域,控制點極難獲取。此外,傳統(tǒng)定標(biāo)方法僅面向單一平臺SAR影像,尚不能實現(xiàn)多平臺影像的聯(lián)合幾何定標(biāo)。針對上述問題,本文提出了一種基于稀少控制的多平臺星載SAR聯(lián)合幾何定標(biāo)方法。該方法從包含實測控制點的主影像出發(fā),使用點位追蹤算法獲取主影像與從影像之間的連接點,并以連接點為橋梁逐級完成從影像的幾何定標(biāo)。本文采用京津冀地區(qū)南北向分布共計235 km的3景TerraSAR-X、3景TanDEM-X、5景GF-3影像進行聯(lián)合幾何定標(biāo)試驗,僅使用5個控制點即完成了所有影像的幾何定標(biāo),并利用GNSS接收機采集實測GPS點進行精度評價。結(jié)果表明基于稀少控制點定標(biāo)后的TSX/TDX影像的幾何定位精度優(yōu)于3 m,GF-3影像的幾何定位精度優(yōu)于7.5 m,驗證了該方法的有效性和正確性。本文的主要內(nèi)容和工作如下:(1)研究了 SAR成像嚴(yán)密幾何定位模型。以目前廣泛使用的距離-多普勒模型為切入點,對R-D模型的構(gòu)建與推導(dǎo)、SAR衛(wèi)星軌道的擬合描述以及幾何定標(biāo)模型的構(gòu)建與解算進行了詳細(xì)闡述與分析。(2)研究了基于R-D模型的直接幾何定位和間接幾何定位算法,建立了衛(wèi)星傳感器與地物點之間的映射關(guān)系。并在此基礎(chǔ)上,介紹了兩種相對應(yīng)的地理編碼方法,即直接地理編碼和間接地理編碼,以實現(xiàn)幾何定標(biāo)后的SAR影像從影像坐標(biāo)空間到投影坐標(biāo)空間的轉(zhuǎn)換。(3)提出了一種聯(lián)合幾何定標(biāo)新方法,并詳細(xì)闡述了該方法的核心算法,包括連接點點位追蹤算法和基于SRTM的連接點大地坐標(biāo)獲取算法。設(shè)計了聯(lián)合幾何定標(biāo)處理的技術(shù)流程,可基于稀少控制點實現(xiàn)多景、多平臺SAR影像的幾何定標(biāo),表明了該方法的兼容性和通用性。(4)基于MFC環(huán)境開發(fā)了聯(lián)合幾何定標(biāo)軟件,使用京津冀地區(qū)的3景TerraSAR-X、3景TanDEM-X、5景GF-3影像進行了幾何定標(biāo)試驗,并利用82個GPS點進行精度評價,試驗結(jié)果驗證了該方法的有效性和正確性。
【圖文】：

掃描成像模式下，在一次成像時間內(nèi)，雷達天線將沿著距離向進行數(shù)次往逡逑返掃描，共享多個獨立子刈幅的成像時間，最終拼合成一個完整的影像覆蓋區(qū)逡逑域，如圖１．２所示。相比于條帶模式，掃描模式可獲得更寬的測繪寬帶，但其方逡逑位向分辨率將會下降。常見的采用掃描成像模式的ＳＡＲ衛(wèi)星包括Ｒａｄａｒｓａｔ－１／２、逡逑ＥＮＶＩＳＡＴＡＳＡＲ、ＴｅｒｒａＳＡＲ－Ｘ、ＣＯＳＭＯ－ＳｋｙＭｅｄ、ＨＪ－１Ｃ邋和邋ＧＦ－３邋等。逡逑＿逡逑圖１．２掃描成像模式逡逑Ｆｉｇｌ．２邋ＳｃａｎＳＡＲ邋ｉｍａｇｉｎｇ邋ｍｏｄｅ逡逑聚束成像模式下，雷達天線可以靈活擺動，使其始終對準(zhǔn)某一固定場景，如逡逑３所示。通過對雷達入射角的控制，聚束模式可以提高方位向的累積掃描時逡逑４逡逑

緒論逡逑ＧＦ－３邋等。逡逑圖１．１條帶成像模式逡逑Ｆｉｇｌ．ｌ邋ＳｔｒｉｐＭａｐ邋ｉｍａｇｉｎｇ邋ｍｏｄｅ逡逑掃描成像模式下，在一次成像時間內(nèi)，雷達天線將沿著距離向進行數(shù)次往逡逑返掃描，共享多個獨立子刈幅的成像時間，，最終拼合成一個完整的影像覆蓋區(qū)逡逑域，如圖１．２所示。相比于條帶模式，掃描模式可獲得更寬的測繪寬帶，但其方逡逑位向分辨率將會下降。常見的采用掃描成像模式的ＳＡＲ衛(wèi)星包括Ｒａｄａｒｓａｔ－１／２、逡逑ＥＮＶＩＳＡＴＡＳＡＲ、ＴｅｒｒａＳＡＲ－Ｘ、ＣＯＳＭＯ－ＳｋｙＭｅｄ、ＨＪ－１Ｃ邋和邋ＧＦ－３邋等。逡逑＿逡逑圖１．２掃描成像模式逡逑Ｆｉｇｌ．２邋ＳｃａｎＳＡＲ邋ｉｍａｇｉｎｇ邋ｍｏｄｅ逡逑聚束成像模式下，雷達天線可以靈活擺動，使其始終對準(zhǔn)某一固定場景，如逡逑３所示。通過對雷達入射角的控制，聚束模式可以提高方位向的累積掃描時逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P237

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本文編號：2590333