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申请/专利权人：中国科学院空天信息创新研究院

摘要：本发明公开了一种机载TomoSAR通道相位误差校正方法，涉及雷达成像和信号处理技术领域，方法包括：对多幅SAR单视复图像进行配准和干涉处理，得到各辅天线通道的干涉图；从干涉图中框选出包含水平面的区域；对水平面区域的干涉相位进行斜距向解缠绕和方位向平均的操作，得到各辅天线通道的不同斜距处的解缠绕干涉相位；根据TomoSAR三维成像几何模型构建出解缠绕干涉相位与水平面高度、通道相位误差之间的关系，并使用最小二乘算法求解，最后对通道相位误差进行校正。水平面区域在城市场景中十分常见且容易判别，该方法基于区域是水平面的假设，实现了对通道相位误差的估计与校正，避免了对地面定标器的需求。

主权项：1.一种机载TomoSAR通道相位误差校正方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：多个天线通道对同一地物进行观测，获取多幅SAR单视复图像，从中选一个天线通道作为主天线通道，其获取的SAR单视复图像作为主图像，其他天线通道作为辅天线通道，各辅天线通道获取的SAR单视复图像以主图像为参考图像，进行配准和干涉处理，得到各辅天线通道的干涉图，干涉图取相位后得到干涉相位图；步骤2：根据作为主图像的SAR单视复图像和各辅天线通道的干涉相位图，判断出是水平面的区域，并从各辅天线通道的干涉图中框选出包含该水平面的一小块干涉图；步骤3：对各辅天线通道的包含水平面的一小块干涉图，斜距向上进行干涉相位的解缠绕操作，方位向上进行干涉相位的平均操作，得到各辅天线通道不同斜距处的解缠绕干涉相位；步骤4：根据TomoSAR三维成像几何模型，建立起各辅天线通道不同斜距处的解缠绕干涉相位与水平面高度、各辅天线通道相较于主天线通道的通道相位误差之间的关系，使用最小二乘算法对该关系进行求解，估计出水平面高度和各辅天线通道相较于主天线通道的通道相位误差，并对各辅天线通道获取的SAR单视复图像中的通道相位误差成分进行校正；步骤4.1：引入基于平面波前假设的TomoSAR三维成像几何模型，并使用高度为当地海拔或某一预设地面高度的水平面作为该TomoSAR三维成像几何模型所需的参考地形；在基于平面波前假设的TomoSAR三维成像几何模型中，斜距向索引为的像素内散射点到第个辅天线通道的斜距可以表示为： （5）其中，表示斜距向索引为的像素内参考地形的下视角，表示第个辅天线通道到主天线通道的距离，称为第个辅天线通道的基线长度，表示主天线通道到第个辅天线通道的连线方向与地距向正方向之间的夹角，称为第个辅天线通道的基线倾角，表示斜距向索引为的像素内散射点的斜高，表示斜距向索引为的像素内参考地形到第个辅天线通道的斜距，的表达式为： （6）由于参考地形是水平面，斜距向索引为的像素内参考地形的下视角可以表示为： （7）其中，为主天线通道的高度，为参考地形的高度；步骤4.2：根据各天线通道的位置分布、雷达系统参数、参考地形高度，可以构建出各辅天线通道不同斜距处的解缠绕干涉相位与水平面高度、各辅天线通道相较于主天线通道的通道相位误差之间的关系；基于水平面的假设，斜距向索引为的像素内散射点的斜高可以表示为： （8）其中，是水平面高度的估计值；将公式（5）和（8）代入公式（4），可以得到各辅天线通道不同斜距处的解缠绕干涉相位与水平面高度、各辅天线通道相较于主天线通道的通道相位误差之间的关系： （9）步骤4.3：使用最小二乘算法，对步骤4.2所得的关系进行求解，可以估计出水平面高度和各辅天线通道相较于主天线通道的通道相位误差，并将估计出的水平面作为新的参考地形；对公式（9）进一步变换，得： （10）把所有像素的斜距向索引和所有辅天线通道编号联合在一起，假设的取值为，辅天线通道编号取值范围为，变换成适配最小二乘算法的形式： （11）其中，是一个向量，为： （12） 是一个矩阵，为： （13）其中，为大小为的单位矩阵，为大小为的全1向量，代表克罗内克积，其展开后的形式为： （14） 是一个向量，为： （15）使用最小二乘算法可以解得： （16）其中，为解向量，上标表示转置操作；那么，估计出的水平面高度为： （17）其中，是解向量的第一个元素；估计出来的第个辅天线通道相较于主天线通道的通道相位误差为： （18）其中，是解向量的第个元素；步骤4.4：迭代进行步骤4.2和步骤4.3，直至估计出的水平面高度收敛，并根据最后估计出的各辅天线通道相较于主天线通道的通道相位误差，对各辅天线通道获取的SAR单视复图像中的通道相位误差成分进行校正；设第次迭代估计出的水平面高度为，因为该次迭代使用的参考地形是上一次迭代估计出的水平面高度，那么第次迭代使用的参考地形高度可以表示为，对应的参考地形的下视角表示为，参考地形的下视角为和参考地形高度为之间的关系为： （19）那么，第一次迭代中使用的参考地形的高度也可以表示为，对应的参考地形的下视角也可以表示为；第一次迭代使用的公式（10），那么第次迭代使用的公式可以表示为： （20）最终判断水平面高度收敛的标准可以根据实际使用情况确定，后面两个实施例中的收敛判断准则是，如果,那么即认为收敛，结束迭代，并根据最后一次估计出来的各辅天线通道相较于主天线通道的通道相位误差，对各辅天线通道获取的SAR单视复图像中的通道相位误差成分进行校正，表示为： （21）其中，是第个辅天线通道获取的SAR单视复图像中方位向索引为、斜距向索引为的校正前的像素值，是第个辅天线通道获取的SAR单视复图像中方位向索引为,斜距向索引为的校正后的像素值，为指数，为虚数单位。

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