本发明涉及一种机载insar基线解算的方法、装置、电子设备及介质，属于合成孔径雷达干涉测量。
背景技术：
1、sar（synthetic aperture radar, 合成孔径雷达) 作为主动式的成像传感器，可以不受光照、天气等自然条件的限制，全天时、全天候地进行对地观测，在地形测绘、自然资源调查监测、灾害应急、军事侦察等众多领域有着广泛的应用。insar(interferometricsar, 干涉sar) 技术是对sar 技术的一种扩展，它利用了干涉相位和地形高程的数学关系，是测量地表三维信息特别是地表形变的重要遥感技术手段。干涉基线是insar像对主辅影像雷达天线位置矢量构成的向量，是insar测量中的一个重要参数,干涉基线的微小误差，都可能引起大幅度的地形高度误差,基线的精度对insar 最终提取的高程和形变精度也有很大影响。
2、当前主要的大范围insar观测系统包括机载insar系统和星载insar系统。机载干涉sar系统能够进行较高分辨率成像和较高精度的地形和形变反演，应用潜力巨大。机载insar系统通常采用基线长度和基线倾角描述基线，基线长度为主辅影像雷达天线空间距离，基线倾角为雷达天线连线和水平方向的夹角。干涉基线解算方法有多种，依据基线解算方法所依赖的观测信息的不同，目前主要方法由三种。第一种是基于传感器轨迹位置信息的基线解算，这种方法从基线的空间几何关系出发，利用已知的传感器轨迹位置信息来解算基线分量，具有原理清晰和计算简单，不需要已知外部信息的优点；第二种是基于干涉图自身信息的基线解算，这种方法主要利用干涉图中蕴含的信息如干涉条纹、干涉相位差等来估算基线分量，该方法只能在平地区域使用，并且精度有限；第三种是基于外部信息的基线解算，这种方法依赖已知的 dem 数据或地面控制点等外部信息来改进基线估计的精度，具有更可靠的精度保证，但是针对机载insar系统，较高精度的外部信息获取是个难题。第一种干涉基线解算方法是目前主流使用的基线解算方法。
3、常规的机载insar基线长度和基线倾角分别采用一个常数作为基线参数，这对于机载单基站insar来说较为合理，但是对于机载多基站多航过insar的来说，其飞行轨迹复杂，采用常数基线无法较为精确地描述干涉基线，需要采用更高阶的线性模型对基线进行拟合，同时为了配合后面的干涉相位处理需要拟合模型尽量简单，从而获得高精度的地形和形变反演结果。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提出了一种机载insar基线解算的方法、装置、电子设备及介质，能够实现机载多基站多航过insar基线的优化解算。
2、本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：
3、第一方面，本发明实施例提供的一种机载insar基线解算的方法，包括如下步骤：
4、步骤1，获取带有配准参数的机载insar影像对，并设定主影像和辅影像；
5、步骤2，获取主影像和辅影像每一扫描行中心像素对应的主影像传感器位置和辅影像传感器位置，并计算每一行的干涉基线参数；
6、步骤3，依次利用一阶多项式、二阶多项式和三阶多项式对所有行的干涉基线参数进行多项式迭代拟合，直到干涉基线参数拟合残差中误差换算得到的高程反演误差小于阈值或者达到三阶多项式为止，获得多项式迭代拟合结果；
7、步骤4，根据多项式迭代拟合结果，输出拟合多项式系数作为干涉基线参数，或报告干涉基线参数拟合超限。
8、作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤2，包括如下步骤：
9、针对机载insar影像对中主影像每个扫描行的中间像素点，根据配准参数获得对应辅影像上的像素点，根据成像参数分别获取主影像上中间像素点和辅影像对应像素点对应的传感器位置；
10、利用主影像和辅影像的传感器位置计算干涉基线参数，得到每个扫描行对应的基线参数，所述干涉基线参数包括基线长度和基线倾角。
11、作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤3，包括如下步骤：
12、以行号为自变量，采用一阶多项式对干涉基线参数进行拟合，并计算干涉基线拟合残差，根据干涉高程反演方程计算基线拟合残差导致的一阶基线拟合高程反演误差；
13、对一阶基线拟合高程反演误差进行阈值判断：如果一阶基线拟合高程反演误差小于阈值，则输出一阶多项式系数作为干涉基线参数；如果一阶基线拟合高程反演误差大于阈值，则采用二阶多项式对干涉基线进行拟合，并计算干涉基线拟合残差及其导致的二阶基线拟合高程反演误差；
14、对二阶基线拟合高程反演误差进行阈值判断：如果二阶基线拟合高程反演误差小于阈值，则输出二阶多项式系数作为干涉基线参数；如果二阶基线拟合高程反演误差大于阈值，则采用三阶多项式对干涉基线进行拟合，并计算干涉基线拟合残差及其导致的三阶基线拟合高程反演误差；
15、对三阶基线拟合高程反演误差进行阈值判断：如果三阶基线拟合高程反演误差小于阈值，则输出三阶多项式系数作为干涉基线参数；如果三阶基线拟合高程反演误差大于阈值，则表示干涉基线参数拟合超限。
16、作为本实施例一种可能的实现方式，所述获取主影像和辅影像每一扫描行中心像素对应的主影像传感器位置和辅影像传感器位置，并计算每一行的干涉基线参数，具体包括如下步骤：
17、取主影像每一扫描行中心像素,像素坐标为，，为主影像行数，根据主影像成像参数，计算中心像素点对应的传感器位置，并利用大地坐标表示为；
18、根据干涉配准参数计算辅影像像点相对主影像中心像素点的偏移，得到辅影像对应像点像素坐标为，，根据辅影像成像参数，计算该像点对应的传感器位置利用大地坐标表示为；
19、由大地坐标系下的主影像传感器位置和辅影像传感器位置通过坐标投影计算得到高斯坐标系下传感器位置和；
20、根据传感器位置计算干涉基线参数：
21、
22、其中，为基线长度，为基线倾角，为基线向量在水平面投影向量和主影像传感器飞行方向的夹角；
23、针对主影像每个扫描行进行基线计算，得到组干涉基线参数＜＞,。
24、作为本实施例一种可能的实现方式，所述依次利用一阶多项式、二阶多项式和三阶多项式对所有行的干涉基线参数进行多项式迭代拟合，直到干涉基线参数拟合残差中误差换算得到的高程反演误差小于阈值或者达到三阶多项式为止，获得多项式迭代拟合结果，具体包括如下步骤：
25、以行号为自变量，利用一阶多项式对组干涉基线参数＜＞进行参数一阶干涉参数拟合：
26、
27、其中，为一阶干涉参数拟合得到的基线参数，为一阶多项式干涉基线拟合系数；
28、计算一阶干涉基线拟合残差：
29、
30、其中，和分别为基线长度和基线倾角的一阶干涉基线拟合残差；
31、根据干涉相位敏感度方程，分别计算基线长度和基线倾角误差导致的一阶基线拟合干涉高程反演误差：
32、
33、其中为基线长度误差导致的一阶基线拟合干涉高程反演误差，为基线倾角误差导致的一阶基线拟合干涉高程反演误差，为主影像中心像素对应的斜距，为主影像雷达入射角；
34、计算基线拟合残差导致的一阶基线拟合总体干涉高程反演误差；
35、设定误差阈值，对一阶基线拟合总体干涉高程反演误差进行阈值判断，如果一阶基线拟合总体干涉高程反演误差＜，则输出作为干涉基线参数；如果一阶基线拟合总体干涉高程反演误差＞，则利用二阶多项式进行参数干涉参数拟合：
36、
37、其中，为二阶干涉参数拟合得到的基线参数；为二阶多项式干涉基线拟合系数；
38、计算干涉基线拟合残差和：
39、
40、其中，和分别为基线长度和基线倾角的二阶干涉基线拟合残差；
41、分别计算基线长度和基线倾角误差导致的二阶基线拟合干涉高程反演误差：
42、
43、其中为基线长度误差导致的二阶基线拟合干涉高程反演误差，为基线倾角误差导致的二阶基线拟合干涉高程反演误差；
44、根据干涉相位敏感度方程计算基线拟合残差导致的二阶基线拟合总体干涉高程反演误差；
45、对二阶基线拟合总体干涉高程反演误差进行阈值判断，如果二阶基线拟合总体干涉高程反演误差＜，则输出作为干涉基线参数；如果二阶基线拟合总体干涉高程反演误差＞，则利用三阶多项式进行参数干涉参数拟合：
46、
47、其中，为二阶干涉参数拟合得到的基线参数为三阶多项式干涉基线拟合系数；
48、计算干涉基线拟合残差和：
49、
50、其中，和分别为基线长度和基线倾角的三阶干涉基线拟合残差；
51、分别计算基线长度和基线倾角误差导致的三阶基线拟合干涉高程反演误差：
52、
53、其中为基线长度误差导致的三阶基线拟合干涉高程反演误差，为基线倾角误差导致的三阶基线拟合干涉高程反演误差；
54、根据干涉相位敏感度方程计算基线拟合残差导致的三阶基线拟合总体干涉高程反演误差；
55、对三阶基线拟合总体干涉高程反演误差进行阈值判断，如果三阶基线拟合总体干涉高程反演误差＜，则输出作为干涉基线参数；如果三阶基线拟合总体干涉高程反演误差＞，则表示干涉基线参数拟合超限。
56、作为本实施例一种可能的实现方式，所述根据多项式迭代拟合结果，输出拟合多项式系数作为干涉基线参数，或报告干涉基线参数拟合超限，具体包括如下步骤：
57、如果一阶基线拟合总体干涉高程反演误差＜，则输出作为干涉基线参数；
58、如果二阶基线拟合总体干涉高程反演误差＜，则输出作为干涉基线参数；
59、如果三阶基线拟合总体干涉高程反演误差＜，则输出作为干涉基线参数；
60、如果三阶基线拟合总体干涉高程反演误差＞，则报告干涉基线参数拟合超限。
61、第二方面，本发明实施例提供的一种机载insar基线解算的装置，包括：
62、数据采集模块，用于获取带有配准参数的机载insar影像对，并设定主影像和辅影像；
63、参数计算模块，用于获取主影像和辅影像每一扫描行中心像素对应的主影像传感器位置和辅影像传感器位置，并计算每一行的干涉基线参数；
64、迭代拟合模块，用于依次利用一阶多项式、二阶多项式和三阶多项式对所有行的干涉基线参数进行多项式迭代拟合，直到干涉基线参数拟合残差中误差换算得到的高程反演误差小于阈值或者达到三阶多项式为止，获得多项式迭代拟合结果；
65、结果输出模块，用于根据多项式迭代拟合结果，输出拟合多项式系数作为干涉基线参数，或报告干涉基线参数拟合超限。
66、作为本实施例一种可能的实现方式，所述参数计算模块包括：
67、传感器位置获取模块，用于针对机载insar影像对中主影像每个扫描行的中间像素点，根据配准参数获得对应辅影像上的像素点，根据成像参数分别获取主影像上中间像素点和辅影像对应像素点对应的传感器位置；
68、基线参数计算模块，用于利用主影像和辅影像的传感器位置计算干涉基线参数，得到每个扫描行对应的基线参数，所述干涉基线参数包括基线长度和基线倾角。
69、作为本实施例一种可能的实现方式，所述迭代拟合模块包括：
70、一阶拟合模块，用于以行号为自变量，采用一阶多项式对干涉基线参数进行拟合，并计算干涉基线拟合残差，根据干涉高程反演方程计算基线拟合残差导致的一阶基线拟合高程反演误差；
71、二阶拟合模块，用于对一阶基线拟合高程反演误差进行阈值判断：如果一阶基线拟合高程反演误差小于阈值，则输出一阶多项式系数作为干涉基线参数；如果一阶基线拟合高程反演误差大于阈值，则采用二阶多项式对干涉基线进行拟合，并计算干涉基线拟合残差及其导致的二阶基线拟合高程反演误差；
72、三阶拟合模块，用于对二阶基线拟合高程反演误差进行阈值判断：如果二阶基线拟合高程反演误差小于阈值，则输出二阶多项式系数作为干涉基线参数；如果二阶基线拟合高程反演误差大于阈值，则采用三阶多项式对干涉基线进行拟合，并计算干涉基线拟合残差及其导致的三阶基线拟合高程反演误差；
73、三阶判断模块，用于对三阶基线拟合高程反演误差进行阈值判断：如果三阶基线拟合高程反演误差小于阈值，则输出三阶多项式系数作为干涉基线参数；如果三阶基线拟合高程反演误差大于阈值，则表示干涉基线参数拟合超限。
74、第三方面，本发明实施例提供的一种电子设备，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如上述任意机载insar基线解算的方法的步骤。
75、第四方面，本发明实施例提供的一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述任意机载insar基线解算的方法的步骤。
76、本发明实施例的技术方案所产生的有益效果如下：
77、本发明实施例的技术方案的一种机载insar基线解算的方法，包括如下步骤：步骤1，获取带有配准参数的机载insar影像对，并设定主影像和辅影像；步骤2，获取主影像和辅影像每一扫描行中心像素对应的主影像传感器位置和辅影像传感器位置，并计算每一行的干涉基线参数；步骤3，依次利用一阶多项式、二阶多项式和三阶多项式对所有行的干涉基线参数进行多项式迭代拟合，直到干涉基线参数拟合残差中误差换算得到的高程反演误差小于阈值或者达到三阶多项式为止，获得多项式迭代拟合结果；步骤4，根据多项式迭代拟合结果，输出拟合多项式系数作为干涉基线参数，或报告干涉基线参数拟合超限。本发明通过对insar基线进行高精度拟合，实现了机载多基站多航过insar基线的优化解算。
78、本发明能够在sar影像数据干涉处理时，通过利用尽可能简单的线性方程对机载insar基线进行优化拟合获取高精度干涉基线参数，有效克服了机载多基站多航过insar飞行轨迹复杂导致采用常数基线参数无法较为精确地描述干涉基线的问题，与现有技术相比较，本发明具有较佳的技术效果。
1.一种机载insar基线解算的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的机载insar基线解算的方法，其特征在于，所述步骤2，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的机载insar基线解算的方法，其特征在于，所述步骤3，包括如下步骤：
4.根据权利要求1-3任意一项所述的机载insar基线解算的方法，其特征在于，所述获取主影像和辅影像每一扫描行中心像素对应的主影像传感器位置和辅影像传感器位置，并计算每一行的干涉基线参数，具体包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的机载insar基线解算的方法，其特征在于，所述依次利用一阶多项式、二阶多项式和三阶多项式对所有行的干涉基线参数进行多项式迭代拟合，直到干涉基线参数拟合残差中误差换算得到的高程反演误差小于阈值或者达到三阶多项式为止，获得多项式迭代拟合结果，具体包括如下步骤：
6.一种机载insar基线解算的装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的机载insar基线解算的装置，其特征在于，所述参数计算模块包括：
8.根据权利要求7所述的机载insar基线解算的装置，其特征在于，所述迭代拟合模块包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-5任一所述的机载insar基线解算的方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-5任一所述的机载insar基线解算的方法的步骤。
