一种基于KuKa双频机载干涉SAR的海面高度重建方法

本发明属于测高精度，具体涉及一种基于ku/ka双频机载干涉sar的海面高度重建方法。

背景技术：

1、海面高度(ssh)测量技术是一种用于监测海洋表面高度变化的关键技术。ssh是指海洋表面距离地球引力中心的垂直距离，它对于理解海洋环流、海洋能量传输以及气候变化等诸多海洋过程具有重要意义。传统的海面高度测量方法主要依赖于卫星测高技术，其中最常用的是雷达高度计。这些卫星搭载着雷达设备，通过发射微波信号并测量信号返回的时间延迟来推断海面高度。然而，传统雷达高度计受限于其单频数据，难以准确探测海洋表面的微小变化，尤其是在亚中尺度范围内的涡旋和环流等现象。为了克服传统方法的局限性，近年来出现了一系列新的海面高度测量技术。其中包括基于合成孔径雷达(sar)的方法，如机载sar和卫星sar。sar技术通过记录雷达波与地面或海洋表面的相互作用来生成高分辨率的图像。机载sar可以提供更高的空间分辨率，但覆盖范围有限；而卫星sar则可以覆盖更广阔的海域，但空间分辨率相对较低。

2、随着卫星和空基雷达技术的不断发展，干涉sar已经成为了测量地表高度和形态变化的关键工具。然而，单频sar系统由于相位噪声和干涉图误差的影响，往往难以提供足够精确的高度信息。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中的问题，提出一种基于ku/ka双频机载干涉sar的海面高度重建方法，通过结合双频sar数据和多路信号概率函数理论，提高海面高度的测量精度。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、第一步 数据获取。

4、获取双频sar数据集，包括ku波段和ka波段的干涉图像。

5、第二步 相干处理。

6、对ku波段和ka波段的干涉图像进行相干处理，生成多视图相干图像。通过对雷达回波信号进行复数运算，从而得到图像中各个像素点的相位信息，并且利用这些相位信息进行图像叠加和合成。

7、第三步 对ku波段和ka波段图像进行共配准处理。

8、采用先进的配准算法，对ku波段和ka波段的图像进行同时的特征点提取、特征匹配和变换参数估计，实现两个波段图像之间的空间对齐，并确保它们具有相同的几何变换关系和空间位置。

9、第四步 多路信号概率函数计算。

10、利用多路信号概率函数，结合s3处理后的ku波段和ka波段的干涉数据，形成联合条件概率密度函数；

11、

12、其中，φn是干涉相位，γn是与n相关的相干度，表示不同相位获取或信号的数量，f(φn)表示单频率密度函数，dn表示相位差，λn表示与n相关的波长，h表示海面高度矢量，组合成形成ml函数(2)。

13、第五步 邻域平均滤波法减噪处理。

14、针对估计得到的高度数据，采用邻域平均过滤的方法来减小随机噪声的影响。利用空间域滤波技术，通过对每个像素周围的邻域进行平均处理，实现对高度数据的平滑处理。

15、第六步 海面高度确定。

16、最终确定精确的海面高度。该高度通过联合似然函数的极大值估计，并经过邻居平均过滤处理，确保测量结果的高精度；精确的海面高度的公式如下：

17、

18、其中表示海面高度h的估计值，f(φ|h)表示概率密度函数，h表示海面高度。

19、通过上述技术方案可以得到以下有益效果：

20、本发明通过使用双频干涉雷达测高技术，ssh的精度可以有效提高，所提出的发明方法可以为未来的航天和航空测高任务提供视角，本发明方法在多样化海洋条件应用，具有较高的稳健性和可行性。

技术特征：

1.一种基于ku/ka双频机载干涉sar的海面高度重建方法，其特征在于：所述方法如下：

2.根据权利要求1所述的一种基于ku/ka双频机载干涉sar的海面高度重建方法，其特征在于：s4中的概率密度函数如下：

3.根据权利要求1或2所述的一种基于ku/ka双频机载干涉sar的海面高度重建方法，其特征在于：精确的海面高度的公式如下：

技术总结
本发明公开了一种基于Ku/Ka双频机载干涉SAR的海面高度重建方法，特别是通过利用双频干涉SAR数据，以提高对海面高度（SSH）的测量精度，这种方法结合了多路信号概率函数的原理，利用双频干涉SAR数据中的多个信号信息，对海面特征进行更准确的重建和测量。通过优化数据处理算法和参数设置，能够有效提高SSH测量的精度和可靠性，为海洋测绘和监测提供更精准的数据支持。

技术研发人员：邱志伟,杨磊,石文鑫,张凯梦
受保护的技术使用者：江苏海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23