三维成像雷达高度计干涉测量技术及其误差分析

摘要

雷达高度计通过向卫星天底点发射窄脉冲信号，可以实现对海面高度厘米精度的测量，传统高度计只能沿着卫星地面轨迹对星下点区域进行测量，其脉冲有限足迹只有6~7km，轨迹交叉的地方存在大量的空白(200~300km)，空间分辨率很低。新型三维成像雷达高度计就是针对传统高度计只能对星下点测高、空间分辨率受其足迹限制的缺点而提出来的，它将干涉测量应用在合成孔径高度计上，能够全天候、宽刈幅、高精度地对海面进行三维成像。 本文分别介绍了传统高度计天底点测高、孔径合成和干涉测量的基本原理，以这些基本原理为基础分析了三维成像雷达高度计的系统组成和各个子系统、子模块的作用。在合成孔径干涉成像的基础上，介绍了三维成像雷达高度计干涉测量数据处理具体流程：两幅图像精确配准、使用干涉相位频谱偏移法去除平地相位，圆周期均值滤波和加权圆周期均值滤波，使用枝切法进行相位解缠，最后完成相位值到高度值的转换。 分析了近天底点三维成像高度计干涉测量模块的误差分配方案。影响斜距测量结果的主要因素是大气路径延迟，大气路径延迟包括干、湿中性层路径延迟和电离层延迟，考虑了小入射角情况下大气路径延迟的影响。同时仿真分析了斜距长度、基线长度、基线倾角、相位测量和轨道高度对应误差对测高误差的影响，仿真结果满足三维成像高度计海洋工作模式下的技术指标要求。 最后使用三维成像高度计数据进行干涉成像试验，成功生成了目标区域的干涉相位图和相对数字高程图，进一步使用Sentinel-1卫星干涉宽幅模式下的单视复数产品数据对同一区域进行干涉成像处理，分析对比两种高程图的差异，验证了三维成像雷达高度计的干涉数据处理流程的正确性。

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