地表形变的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地表形变的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质，涉及形变测量领域，方法包括：构建目标地表的地面坐标系、以及观测平台的平台坐标系和移动坐标系；基于观测平台的成像几何关系，构建距离方程、多普勒方程及干涉相位方程；对距离方程、多普勒方程及干涉相位方程进行求解，得到目标地表在地面坐标系的位置表达；获取前后两个时相的雷达影像及前后两个时相的影像拍摄位姿参数；基于雷达影像和影像拍摄位姿参数，计算目标地表在前后两个时相的位置表达的变化量，得到目标地表的地表形变量。由此，本发明专利技术能更为灵活地测试地表形变量，使得船载主辅天线干涉系统亦能完成相应的地表形变量。成相应的地表形变量。成相应的地表形变量。

【技术实现步骤摘要】
地表形变的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及形变测量领域，尤其涉及一种地表形变的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]在利用差分干涉测量技术测量一个地区的地表形变量的过程中，需确保计算形变量所采用的前后时相的影像的基线长度小于临界基线长度，若无法确保则将导致计算得到的地表形变量无效。
[0003]而当双天线干涉系统搭载于船体时，因河/湖体在不同时刻将存在水位落差，则将导致前后时相的影像的基线长度还将因水位落差而增大，使得船载双天线干涉系统难以正常进行地表形变量测算。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种地表形变的确定方法、装置、计算机设备及可读存储介质，用于改善船载双天线干涉系统难以正常进行地表形变量测算的现状。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种地表形变的确定方法，应用于观测平台，所述观测平台包括主辅天线干涉系统和定位定姿系统，所述方法包括：构建目标地表的地面坐标系、以及所述观测平台的平台坐标系和移动坐标系；基于所述观测平台的成像几何关系，构建距离方程、多普勒方程及干涉相位方程，其中，所述距离方程用于描述观测平台与所述目标地表的距离关系，所述多普勒方程用于描述观测平台的成像过程中多普勒频移、天线相位中心及目标地表的关系，所述干涉相位方程用于描述描述观测平台的干涉相位与所述目标地表的关系；对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达；获取前后两个时相的雷达影像及所述前后两个所述时相的影像拍摄位姿参数；基于所述雷达影像和所述影像拍摄位姿参数，计算所述目标地表在前后两个所述时相的位置表达的变化量，得到所述目标地表的地表形变量。
[0006]可选的，在本专利技术实施例提供的一种可行方式中，所述对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达，包括：基于视向量正交分解的解析方式，获取所述移动坐标系的标准正交基；根据所述标准正交基，对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达。
[0007]可选的，在本专利技术实施例提供的一种可行方式中，所述方法还包括：根据所述移动坐标系的Y轴与所述平台坐标系的Y轴的夹角，构建所述移动坐标系到所述平台坐标系的第一旋转矩阵；
根据所述平台坐标系的X轴与所述地面坐标系的X轴的夹角，构建所述平台坐标系到所述地面坐标系的第二旋转矩阵；所述根据所述标准正交基，对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达，包括：根据所述标准正交基，对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述移动坐标系的初始位置表达；基于所述第一旋转矩阵和所述第二旋转矩阵，对所述初始位置表达进行旋转，所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达。
[0008]可选的，在本专利技术实施例提供的一种可行方式中，所述距离方程包括：行方式中，所述距离方程包括：行方式中，所述距离方程包括：式中，表示目标地表的位置矢量，表示主天线相位中心的位置矢量，表示所述主天线相位中心到所述目标地表的视矢量，R0表示斜距向第一列像元的斜距，j和y分别表示距离向目标像元的大小，c表示光速，t0表示距离向第一个相元的扫描延迟视觉；所述多普勒方程包括：式中，λ表示所述主辅天线干涉系统中的合成孔径雷达传感器电磁波波长，f
dop
表示多普勒频移大小，表示所述主天线相位中心的速度矢量，表示目标地表的位置矢量；所述干涉相位方程包括：式中，表示主辅天线的干涉相位，R1和R2分别表示所述主天线相位中心和辅天线相位中心到目标地表的距离，λ表示所述主辅天线干涉系统中的合成孔径雷达传感器电磁波波长，B表示基线长度，表示基线矢量，Q表示调和参数，取值为1。
[0009]可选的，在本专利技术实施例提供的一种可行方式中，所述位置表达包括：式中，表示所述位置表达，θ
track
表示所述平台坐标系的X轴与所述地面坐标系的X轴的夹角，α表示移动坐标系的纵轴与平台坐标系的纵轴的夹角，μ1、η1及ξ1分别表示所述
目标地表在移动坐标系对应的单位视向量的X轴坐标、Y轴坐标及Z轴坐标。
[0010]可选的，在本专利技术实施例提供的一种可行方式中，所述主辅天线干涉系统的基线倾角大于或等于预设倾角，所述主辅天线干涉系统的相位的观测精度大于或等于预设值。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供一种地表形变的确定装置，应用于观测平台，所述观测平台包括主辅天线干涉系统和定位定姿系统，所述装置包括：坐标系构建模块，用于构建目标地表的地面坐标系、以及所述观测平台的平台坐标系和移动坐标系；方程构建模块，用于基于所述观测平台的成像几何关系，构建距离方程、多普勒方程及干涉相位方程，其中，所述距离方程用于描述观测平台与所述目标地表的距离关系，所述多普勒方程用于描述观测平台的成像过程中多普勒频移、天线相位中心及目标地表的关系，所述干涉相位方程用于描述描述观测平台的干涉相位与所述目标地表的关系；求解模块，用于对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达；参数获取模块，用于获取前后两个时相的雷达影像及所述前后两个所述时相的影像拍摄位姿参数；确定模块，用于基于所述雷达影像和所述影像拍摄位姿参数，计算所述目标地表在前后两个所述时相的位置表达的变化量，得到所述目标地表的地表形变量。
[0012]可选的，在本专利技术实施例提供的一种可行方式中，所述求解模块，包括：正交基获取子模块，用于基于视向量正交分解的解析方式，获取所述移动坐标系的标准正交基；位置表达确定子模块，用于根据所述标准正交基，对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达。
[0013]第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机设备，包括存储器以及处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序在处理器上运行时执行如第一方面中任一种公开的地表形变的确定方法。
[0014]第四方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序在处理器上运行时执行如第一方面中任一种公开的地表形变的确定方法。
[0015]本专利技术实施例提供的地表形变的确定方法中，首先构建目标地表的地面坐标系、以及观测平台的平台坐标系和移动坐标系，从而在后续过程中根据目标地表和观测平台的几何关系进行地表形变量的计算；接着，基于所述观测平台的成像几何关系，构建距离方程、多普勒方程及干涉相位方程；然后，对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达；随后，获取前后两个时相的雷达影像及前后两个所述时相的影像拍摄位姿参数，以根据影像拍摄位姿参数和雷达影像得到位置表达中各个未知参数的值；最后，基于雷达影像和所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地表形变的确定方法，其特征在于，应用于观测平台，所述观测平台包括主辅天线干涉系统和定位定姿系统，所述方法包括：构建目标地表的地面坐标系、以及所述观测平台的平台坐标系和移动坐标系；基于所述观测平台的成像几何关系，构建距离方程、多普勒方程及干涉相位方程，其中，所述距离方程用于描述观测平台与所述目标地表的距离关系，所述多普勒方程用于描述观测平台的成像过程中多普勒频移、天线相位中心及目标地表的关系，所述干涉相位方程用于描述描述观测平台的干涉相位与所述目标地表的关系；对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达；获取前后两个时相的雷达影像及所述前后两个所述时相的影像拍摄位姿参数；基于所述雷达影像和所述影像拍摄位姿参数，计算所述目标地表在前后两个所述时相的位置表达的变化量，得到所述目标地表的地表形变量。2.根据权利要求1所述的地表形变的确定方法，其特征在于，所述对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达，包括：基于视向量正交分解的解析方式，获取所述移动坐标系的标准正交基；根据所述标准正交基，对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达。3.根据权利要求2所述的地表形变的确定方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述移动坐标系的Y轴与所述平台坐标系的Y轴的夹角，构建所述移动坐标系到所述平台坐标系的第一旋转矩阵；根据所述平台坐标系的X轴与所述地面坐标系的X轴的夹角，构建所述平台坐标系到所述地面坐标系的第二旋转矩阵；所述根据所述标准正交基，对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达，包括：根据所述标准正交基，对所述距离方程、所述多普勒方程及所述干涉相位方程进行求解，得到所述目标地表在所述移动坐标系的初始位置表达；基于所述第一旋转矩阵和所述第二旋转矩阵，对所述初始位置表达进行旋转，所述目标地表在所述地面坐标系的位置表达。4.根据权利要求2所述的地表形变的确定方法，其特征在于，所述距离方程包括：4.根据权利要求2所述的地表形变的确定方法，其特征在于，所述距离方程包括：4.根据权利要求2所述的地表形变的确定方法，其特征在于，所述距离方程包括：式中，表示目标地表的位置矢量，表示主天线相位中心的位置矢量，表示所述主天线相位中心到所述目标地表的视矢量，R0表示斜距向第一列像元的斜距，j和y分别表示距离向目标像元的大小，c表示光速，t0表示距离向第一个相元的扫描延迟视觉；
所述多普勒方程包括：式中，λ表示所述主辅天线干涉系统中的合成孔径雷达传感器电磁波波长，f
dop
表示多普勒频移大小...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗天文，罗杰，章彭，
申请(专利权)人：贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：