【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波遥感，涉及一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计。
技术介绍
1、成像高度计采用干涉测量技术，利用延时观测的两幅sar复图像共轭相乘获取相位信息，通过对干涉相位的精确处理，确定双天线相位中心与测量点的几何关系，进而获得海面或平缓地形的高度信息。为了提高测量精度，需尽可能延长两卫星的基线长度。然而，基线的延长会引发基线去相干问题，从而影响海面或平缓地形高度的测量精度。同时，为了缩短获取全球海面或平缓地形高数据的时间周期，成像高度计单次观测需要覆盖更大的测绘幅宽。
2、现有的分布式双星成像高度计实现的两种方案在长基线条件下难以实现更高的海面或平缓地形高测量精度，原因如下：
3、时分复用大带宽发射信号方案：两部成像高度计发射相同载频f0和大带宽wb的卫星信号，为确保回波信号间互不干扰，采用时分复用的工作方式。因下视角的差异引起的基线去相干问题，回波信号在波数域将产生频谱偏移fcfs。分布式双星成像高度计的交轨基线长度一般可达百米以上，频谱偏移fcfs将达到近百兆。成像高度计的发射信号带宽约为200～300mhz，偏移频谱将占到信号带宽的近一半左右。根据基线相干公式(1)，随着fcfs的增大，基线去相干加剧，测高精度降低。
4、
5、其中，γb为基线相干性，f0为发射信号载频，b⊥为交轨基线长度，wb为发射信号带宽，θ为下视角，β为观测场景的平均坡度角，h为轨道高度；
6、由上可知，时分复用大带宽载频信号方案中，两卫星发射相同的大带宽载频信号，以提升基线的相干
7、抗回波干扰差频设计方案：方案采用频分复用的方法，双星成像高度计根据基线长度的不同，发射载频不同但带宽相同的频率信号，以补偿长基线引入的频谱偏移问题。由于两卫星同时发射接收信号的中心频率不同，分别为f0和f0+δf，δf为差频补偿。设计两卫星发射信号的带宽wb时，为了接收时能够区分两卫星发射的回波信号，需确保两卫星发射信号频谱间互不重叠，因此信号带宽wb应小于等于δf。在基线长度在600～1000m范围内，差频补偿δf的值约80mhz左右，因此发射的信号带宽wb也仅能做到80m左右。根据公式(2)，信号带宽wb越小，相应距离分辨率ρrg越差。
8、
9、其中，ρrg为距离向分辨率，c为光速，θ为下视角，wb为发射信号带宽。
10、为提高相应网格分辨率的测高精度，通常利用空间平均即多视抑制相位噪声。抗回波干扰差频设计方案中，两卫星发射窄带宽的差频信号，通过差频补偿基线引起的频谱偏移，进而缓解基线去相干问题。然而，因发射信号带宽设计相对较窄，图像的距离向分辨率ρrg较低，多视处理能力受限导致相位噪声增大，网格分辨率内的测高精度的效果也就越差。因此，尽管差频补偿一定程度上提升了基线相干性，但受到距离向分辨率ρrg的限制，测高精度总体提升效果有限。
11、此外，成像高度计为实现较高的海面回波信噪比，通常选择较小的下视角进行观测。然而，相同轨道条件下，较小下视角限制了测绘幅宽的进一步提升。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，在保证双星成像高度计距离向高分辨率的同时，提升回波信号的相干性，从而进一步提升测高精度。
2、本专利技术解决技术的方案是：一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，该高度计包括第一卫星、第二卫星；
3、第一卫星和第二卫星对准左测绘带和右测绘带发送双极化信号，所述双极化信号是指h极化信号和v极化信号，h极化信号对准左测绘带，v极化信号对准右测绘带；接收h极化回波信号和v极化回波信号，将h极化回波信号和v极化回波信号进行带通滤波，抑制带外杂波，将经过带外抑制的h极化回波信号和v极化回波信号进行成像处理，分别得到h极化复图像和v极化复图像；
4、对第一卫星和第二卫星得到的h极化复图像做干涉处理生成左测绘带的干涉相位图，对第一卫星和第二卫星得到的v极化复图像做干涉处理生成右测绘带的干涉相位图，所述左测绘带、右测绘带的干涉相位图用于计算获得左、右测绘带的海面或平缓地形高程信息。
5、优选地，所述发射信号带宽wb根据如下公式确定：
6、
7、其中，ρrg为距离向分辨率，θ为下视角，c为光速；sb为数据下传速率，ks为过采样系数，tp为脉冲重复周期；τr为接收脉宽，nb为二进制码编码位宽。
8、优选地，沿着卫星飞行方向看，当到达测绘带的发射信号位于测绘带的右侧，且卫星接收到的回波信号频谱偏移为正频偏时，第一卫星的发射的双极化信号频率范围为：
9、
10、第二卫星的发射的双极化信号频率范围为：
11、
12、其中，f0为发射信号载频，δf为发射信号的差频补偿值，wb为发射信号带宽。
13、优选地，沿着卫星飞行方向看，当到达测绘带的发射信号位于测绘带的左侧，且卫星接收到的回波信号频谱偏移为负频偏时，第一卫星的发射的双极化信号频率范围为：
14、
15、第二卫星的发射的双极化信号频率范围为：
16、
17、其中，f0为发射信号载波基准频率，δf为发射信号的差频补偿值，wb为发射信号带宽。
18、优选地，接收信号的频谱偏移值fcfs为：
19、
20、其中，f0为发射信号载波基准频率，b⊥为交轨基线长度，h为轨道高度；θ为下视角，β为观测场景的平均坡度角。
21、优选地，在距离向发射信号的差频补偿值δf为：
22、δf＝[max(fcfs)+min(fcfs)]/2
23、其中，fcfs为频谱偏移值。
24、优选地，所述第一卫星和第二卫星交替向同一个测绘带发射同一种极化方式的极化信号。
25、优选地，所述滤波器带宽大于等于发射信号带宽wb与由于基线长度变化引起的差频补偿频率变化范围之和，即
26、本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
27、(1)、本专利技术在相同星地链路传输带宽条件下，保证发射载频信号大带宽(即距离向确保高分辨率)的基础上，通过差频补偿技术降低了基线去相干的影响，相较时分复用大带宽载频信号方案和抗回波干扰差频设计方案进一步提升海面或平缓地形测高精度。
28、(2)、本专利技术采用双极化信号发射形式，实现成像高度计两侧同时观测，相较现有技术时分复用的方式测绘幅宽提升一倍。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于包括第一卫星、第二卫星；
2.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于，所述发射信号带宽Wb根据如下公式确定：
3.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于，沿着卫星飞行方向看，当到达测绘带的发射信号位于测绘带的右侧，且卫星接收到的回波信号频谱偏移为正频偏时，第一卫星的发射的双极化信号频率范围为：
4.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于，沿着卫星飞行方向看，当到达测绘带的发射信号位于测绘带的左侧，且卫星接收到的回波信号频谱偏移为负频偏时，第一卫星的发射的双极化信号频率范围为：
5.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于，接收信号的频谱偏移值fCFS为：
6.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于，在距离向发射信号的差频补偿值Δf为：
7.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其
8.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于，所述滤波器带宽大于等于发射信号带宽Wb与由于基线长度变化引起的差频补偿频率变化范围之和，即
...【技术特征摘要】
1.一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于包括第一卫星、第二卫星；
2.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于，所述发射信号带宽wb根据如下公式确定：
3.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于，沿着卫星飞行方向看，当到达测绘带的发射信号位于测绘带的右侧，且卫星接收到的回波信号频谱偏移为正频偏时，第一卫星的发射的双极化信号频率范围为：
4.根据权利要求1所述的一种高精度、大幅宽分布式双星成像高度计，其特征在于，沿着卫星飞行方向看，当到达测绘带的发射信号位于测绘带的左侧，且卫星接收到的回波信号频谱偏移为负频偏时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李冰，寇海风，刘波，刘洁，安潇楠，刘柳，谭硕，
申请(专利权)人：中国航天科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。