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融合地形先验的SAR起伏地形测高方法

合成孔径雷达,雷达测高

合成孔径雷达（SAR）高度计能够以较高精度测量各类地形高度，已被广泛应用于海面、冰面等平坦场景的观测。对于满足高斯分布的平坦表面，平均返回功率随时间变化的函数是系统响应和脉冲响应的卷积。基于相关回波模型假设，对应的高度跟踪策略被设计，实现了对于天底点高度的有效测量。然而，这个假设在复杂的地形中经常失效，导致现有建模方案设计的高度跟踪点存在较大偏差。复杂地形的变化坡度导致不同入射角的回波延时发生变化，造成了所谓的“失锁”现象。为了提升SAR高度计在起伏地形下的测高性能，本研究引入了地形先验实现对于天底点的有效跟踪。所提方法聚焦于起伏场景下的功率变化，通过最大功率点的位置判定锁定正确跟踪点。基于SAR高度计测高原理，最大功率点的位置与建模方法获得的跟踪点位置相吻合。首先，基于雷达传播方程和先验地形，对所有子波束对应的回波功率进行计算。其次，结合上述功率结果寻找场景内的最大功率点。考虑到最大功率点与波形重跟踪点相对应的先验假设，通过原始回波数据重跟踪方法锁定最大功率点高度。本研究采用功率阈值法判定跟踪点的位置。因此，最大功率点高度被精确计算。最后，利用先验地形计算最大功率点和天底点的高度差异，进一步获得天底点准确位置。

在仿真数据集上的实验结果表明，通过雷达传播方程和先验地形的联合建模，可以准确获得场景内最大功率点的位置。最终，所提方法有效的降低了天底点高度测量误差，实现了对于天底点的稳定跟踪。在山坡、山谷等多种起伏场景下，所提方法的性能都优于其他先进重跟踪方法。由于所提方法不限定于所采用的高度测量方法，可以作为后处理项和任意波形重跟踪方法组合，具有广阔的应用场景。