CN103630903B - 基于顺轨干涉sar测量海面流场径向速度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法。该方法利用在顺轨方向设置的三幅天线获取三种不同干涉时间的干涉相位，从而可以估算干涉测流中速度偏差的高阶项系数，进而可以校正干涉测量速度偏差，得到准确海面流场径向速度。

Description

基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法

技术领域

本发明涉及干涉孔径雷达(SyntheticApertureRadar，简称SAR)技术领域，尤其涉及一种基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法。

背景技术

合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，简称SAR)是以微波谱段的电磁波作为探测载体，借助合成孔径实现对观测对象的高精度二维成像的信息获取技术。与传统光学成像相比，SAR具有远距探测、全天时、全天候的工作优点。

检测目标径向移动速度是合成孔径雷达的重要应用之一。图1为现有技术基于顺轨干涉SAR测量运动目标径向移动速度的示意图。请参照图1，在顺轨干涉SAR中，沿平台运行方向前后设置两天线，两天线之间的基线长度为B，其中一个天线发射，两个天线同时接收。利用两个接收天线接收信号的时间差来计算运动目标的径向运动速度。

对于同一个场景，两个天线各成一次像，但存在一个时间差其中V₀为平台运动速度。通过比较两幅图像的相位差可以获取场景内运动目标的径向速度V_r，其表达式为：

$V_r=\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π\τ}}\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_1^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_2^{\left(i\right)}---\left(1\right)$

其中，λ为雷达电磁波波长，V₀为平台运动速度，∠表示相位项，M为多视数，分别为前后两幅天线获取的第i视复图像信息，∠表示取相位项。

顺轨干涉SAR不仅广泛用于刚体运动目标的探测当中，也应用于海面流场测量当中，是当今海洋大面积、高分辨流场测量的重要手段。对于刚体目标来说，公式(1)就是速度的无偏估计，但是对于海面流场测量，海面的随机波浪运动会导致(1)式存在速度估计偏差。

顺轨干涉SAR测量的两幅海面复图像可以表示为：

$\left[\begin{array}{c}{Q}_1\\ Q_2\end{array}\right]={\mathrm{\σ}}_x\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \mathrm{exp\; j}4\mathrm{\π}{V}_r\mathrm{\λ\τ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}X\left(t\right)\\ X(t+\mathrm{\τ})\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{N}_1\\ N_2\end{array}\right]---\left(2\right)$

其中，σ_x为海面平均散射强度，X(t)为包含相位和幅度随机变化的海面归一化随机复散射信号，为干涉延迟时间，N₁、N₂分别为两个图像的热噪声。

一般来说接收信号服从高斯分布，根据复高斯概率理论，Q₁、Q₂的概率密度函数为：

$f(Q_1,Q_2)={\mathrm{\π}}^{-2}{\left|R_Q\right|}^{-1}\exp \left(-[Q_1^{*},Q_2^{*}]R_Q^{-1}\left[\begin{array}{c}{Q}_1\\ Q_2\end{array}\right]\right)---\left(3\right)$

其中，R_Q为向量 $\left[\begin{array}{c}{Q}_1\\ Q_2\end{array}\right]$ 的协方差矩阵：

$R_Q={\mathrm{\σ}}_X^2\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \mathrm{exp\; j}4\mathrm{\π}{V}_r\mathrm{\λ\τ}\end{array}\right]R_X\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& \exp -j4\mathrm{\π}{V}_r\mathrm{\λ\τ}\end{array}\right]{\mathrm{\σ}}_N^2\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right]---\left(4\right)$

其中为热噪声平均功率，E[·]表示统计平均，R_X为向量 $\left[\begin{array}{c}X\left(t\right)\\ X(t+\mathrm{\τ})\end{array}\right]$ 的协方差矩阵：

$R_X=\left[\begin{array}{cc}{R}_x\left(0\right)& R_x^{*}\left(\mathrm{\τ}\right)\\ R_x\left(\mathrm{\τ}\right)& R_x\left(0\right)\end{array}\right]---\left(5\right)$

其中，R_x(τ)是X(t)的自相关函数，也就是R_x(τ)＝E[X^*(t)X(t+τ)]。

对于多视的情况下，也就是采用多个概率同分布的相邻图像点进行速度估计，这样多个图像点的联合概率密度函数为：

$f(Q_1^{\left(1\right)},Q_2^{\left(1\right)},\·\·\·,Q_1^{\left(M\right)},Q_2^{\left(M\right)})=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Π}}}{\mathrm{\π}}^{-2}{\left|R_Q\right|}^{-1}\exp (-[Q_1^{{\left(i\right)}^{*}},Q_2^{{\left(i\right)}^{*}}\left]R_Q^{-1}\left[\begin{array}{c}{Q}_1^{\left(i\right)}\\ Q_2^{\left(i\right)}\end{array}\right]\right)---\left(6\right)$

其中， $\left[\begin{array}{c}{Q}_1^{\left(i\right)}\\ Q_2^{\left(i\right)}\end{array}\right]$ 为第i视中两个天线获取的复散射图像。

V_r的最大似然估计为：

$\frac{\∂\ln f(Q_1^{\left(1\right)},Q_2^{\left(1\right)},\·\·\·,Q_1^{\left(M\right)},Q_2^{\left(M\right)})}{\∂V_r}=0---\left(7\right)$

经过推导可得V_r的最大似然估计的表达式为：

其中，是干涉相位，是R_x(τ)的相位项。

对于刚体目标来说R_x(τ)≡1，其相位项为0，所以(8)式可以简化为(1)式。但对于海面随机散射来说，R_x(τ)是一个由海面散射多普勒谱决定的一个复杂函数，以往的研究中往往简单的将R_x(τ)认为是一个高斯型的实数衰减函数，忽略也采用(1)式来计算海面流场，这样就会导致一个速度估计偏差：

令Γ(ω)为R_x(τ)的傅里叶变换，Γ(ω)实际上就是海面散射信号多普勒谱在频域的平移：

$\mathrm{\Γ}\left(\mathrm{\ω}\right)=P(\mathrm{\ω}+4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}})---(9-1)$

从傅里叶变换的性质可知，只发生在Γ(ω)为偶函数的情况下。而大部分情况下Γ(ω)并不是偶函数，除非雷达入射方向与风向垂直。因此大部分情况下，忽略相关函数R_x(τ)的相位项都会引起速度估计的偏差。相关的仿真和实验表明该速度偏差可以达到0.2m/s的量级，对海洋流场的精确测量会产生严重的估计误差，需要进行补偿。在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法中，由于忽略了海面散射相关函数的相位项从而造成海面流场径向速度测量出现误差，而由常规的顺轨干涉SAR技术进一步演化出来的多基线顺轨干涉技术是在平台运动方向上放置多个接收天线，这样可以进一步的降低***噪声和场景的去相干效应的影响。但是传统的多基线顺轨干涉SAR用于海洋流场测量中同样忽略了海面散射相关函数的相位项这同样会带来估计误差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法，通过考虑海面散射相关函数的影响来减小海面流场径向速度的测量误差。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法。该方法包括：

步骤A，在飞行平台的下方沿飞行方向设置N个天线，两两基线长度互不相等，该基线长度为两天线之间的距离；

步骤B，由N个天线中任一天线发射SAR信号，N个天线对同一海面场景同时获取N幅SAR回波数据：Q₁、Q₂、……、Q_N；

步骤C，将N幅SAR回波数据两两之间进行干涉处理和多视处理，获取干涉延迟时间τ_i，j所对应的干涉相位数据Φ_i，j，其中：

${\mathrm{\τ}}_{i,j}=\frac{B_{i,j}}{2V_0}$

其中，B_i，j为天线i和天线j之间的基线长度，V₀为飞行平台的飞行速度；

步骤D，将干涉延迟时间τ_i，j及对应的干涉相位数据Φ_i，j代入如下干涉相位Φ的N(N-1)-1阶泰勒展开式中，求解海面洋流径向速度V_r：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,2}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^{2k+1}\\ {\mathrm{\Φ}}_{1,3}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^{2k+1}\\ ......\\ {\mathrm{\Φ}}_{i,j}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{i,j}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{i,j}^{2k+1}\\ ......\\ {\mathrm{\Φ}}_{N-1,N}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{N-1,N}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{N-1,N}^{2k+1}\end{array}\right..$

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法具有以下有益效果：

(1)通过考虑海面散射相关函数的影响，可以有效补偿用常规方法进行海面流场速度测量中的偏差，提高海面流场速度的测量精度；

(2)由常规的顺轨干涉SAR技术进一步演化而来，只是增加了一个或多个接收天线，不依赖复杂的海面波浪随机运动模型，计算过程简单，易于实现。

附图说明

图1为现有技术基于顺轨干涉SAR测量运动目标径向移动速度方法的示意图；

图2为本发明实施例基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向移动速度方法的流程图；

图3为图2所示方法中三天线摆放位置的示意图；

图4为本发明第二实施例基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向移动速度方法中四天线摆放位置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

本发明提供了一种基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法。该方法利用在顺轨方向设置的三幅天线获取三种不同干涉时间的干涉相位，从而可以估算干涉测流中速度偏差的高阶项系数，进而可以校正干涉测量速度偏差，得到准确海面流场径向速度。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法。图2为本发明实施例基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法的流程图。图3为图2所示方法中三天线摆放位置的示意图。

如图2所示，本发明实施例基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法包括：

步骤A，在飞行平台的下方沿飞行方向设置三个天线，天线1、2之间基线长度为B_1，2，天线2、3之间基线长度为B_2，3，满足B_1，2≠B_2，3，且满足0.4＜B_1，2/B_2，3＜0.6或者0.4＜B_2，3/B_1，2＜0.6，如图3所示。

步骤B，由三天线中任一天线发射SAR信号，三天线对同一海面场景同时获取三幅SAR回波数据：Q₁、Q₂和Q₃；

步骤C，三幅SAR回波数据两两之间进行干涉处理和多视处理，获取分别对应干涉延迟时间τ_1，2、τ_2，3、τ_1，3的干涉相位数据Φ_1，2、Φ_2，3、Φ_1，3；

请参照图3，三个天线总共可以获取三种干涉延迟时间 该三种干涉延迟时间分别对应天线1和天线2、天线2和天线3，以及天线1和天线3之间的干涉相位。

基于上述说明，该步骤B进一步包括：

子步骤C1，三幅SAR回波数据两两之间进行干涉处理，得到3幅共轭干涉复图像数据：Q₁ ^*Q₂、Q₂ ^*Q₃和Q₁ ^*Q₃；

本子步骤中，干涉处理中包括常规顺轨干涉SAR中的残余交规分量去除、空间配准等操作。通过干涉处理，可以去除天线基线交轨分量、三幅天线SAR图像空间错位等因素的影响，从而可以减小干涉相位的误差。

子步骤C2，对进行干涉处理后的共轭干涉复图像数据Q₁ ^*Q₂、Q₂ ^*Q₃和Q₁ ^*Q₃进行多视处理，得到三个干涉相位数据Φ_1，2、Φ_2，3、Φ_1，3：

${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,2}}=\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_1^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_2^{\left(i\right)},$ ${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{2,3}}=\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_2^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_3^{\left(i\right)},$ ${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,3}}=\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_1^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_3^{\left(i\right)}---\left(10\right)$

其中，M为多视数，∠表示相位项，表示第n个天线获取的某个分辨单元内的第i视数据。这三个干涉相位对应的干涉时间分别为：

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}=\frac{B_{\mathrm{1,2}}}{{2V}_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}=\frac{B_{\mathrm{2,3}}}{2V_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}=\frac{B_{\mathrm{1,2}}+B_{\mathrm{2,3}}}{{2V}_0}.$

步骤D，将干涉延迟时间τ_1，2、τ_2，3、τ_1，3及其分别对应的干涉相位Φ_1，2、Φ_2，3、Φ_1，3代入到干涉相位Φ的5阶泰勒展开式中，求解海面洋流径向速度V_r：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,2}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^5\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,3}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^5+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^5\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{2,3}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}^5\end{array}\right.---\left(11\right)$

其中，λ为SAR雷达电磁波波长，φ⁽³⁾(0)和φ⁽⁵⁾(0)分别干涉相位Φ的泰勒展开式的3阶项系数和5阶项系数。

以下介绍公式(11)的推导过程：

将速度估计偏差公式(9)中的相位项展开为泰勒级数，并注意到 可以将速度偏差表示为：

$V_b=\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}}\underset{n=2}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{n!}{\mathrm{\φ}}^{\left(n\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}^{n-1},n=\mathrm{2,3},...---\left(12\right)$

其中，φ⁽ⁿ⁾(0)为在τ＝0处的n阶导数

根据自相关函数的定义，

$R_x\left(\mathrm{\τ}\right)=R_x^{*}(-\mathrm{\τ})---\left(13\right)$

所以必然是奇函数，而我们知道奇函数的偶次导数必然是0，另外在延迟时间τ不大于海面散射相关时间情况下可以忽略公式(12)式中高于5阶的高阶项，所以(12)式可以写为：

$V_b\≈\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}}[\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}^2+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}^4]---\left(14\right)$

依据公式(8)，得到干涉相位的泰勒展开式：

$\mathrm{\Φ}\≈4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\τ}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}^5---\left(15\right)$

理论上φ⁽³⁾(0)和φ⁽⁵⁾(0)可以通过对海面随机运动进行建模来计算，但这需要精确知道海面的风浪信息，而在实际的流场测量中这是很难做到的。

公式(14)式中有三个未知数(V_r、φ⁽³⁾(0)、φ⁽⁵⁾(0))，需要三次独立的干涉测量才能解算。而在步骤B恰好获取了三次独立干涉测量，且三次干涉的干涉时间都不相同，因此可以解算这三个未知数。将三次干涉测量的方程进行联立可得：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,2}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^5\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,3}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^5\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{2,3}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}^5\end{array}\right.---\left(11\right)$

由于基线长度满足0.4＜B_1，2/B_2，3＜0.6或者0.4＜B_2，3/B_1，2＜0.6，则可以保证τ_1，2、τ_2，3、τ_1，3之间互不相等，这样就可以保证三次干涉是相互独立的干涉测量。则方程组(11)必然有解，求解所得的V_r即为不含偏差的海面径向速度。

方程组(11)的解算误差取决于方程组(11)的系数矩阵的条件数。为了减小系数矩阵的条件数，优化的延迟时间选择必须满足0.4＜τ_1，2/τ_2，3＜0.6或者0.4＜τ_2，3/τ_1，2＜0.6，这也是前面要求基线长度满足0.4＜B_1，2/B_2，3＜0.6或者0.4＜B_2，3/B_1，2＜0.6的原因。

至此，本发明第一实施例基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法介绍完毕。

在本发明的另一个示例性实施例中，还提供了一种利用4天线的基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法。本实施例基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法包括：

步骤A，在飞行平台的下方沿飞行方向设置四个天线，天线1、2之间基线长度为B_1，2，天线2、3之间基线长度为B_2，3，天线3、4之间基线长度为B_3，4。满足B_1，2≠B_2，3≠B_3，4，且满足0.4＜B_1，2/B_2，3＜0.6，0.4＜B_2，3/B_3，4＜0.6或者0.4＜B_2，3/B_1，2＜0.6，0.4＜B_3，4/B_2，3＜0.6，如图4所示。

步骤B，由四天线中任一天线发射SAR信号，四天线对同一海面场景同时获取四幅SAR回波数据：Q₁、Q₂、Q₃和Q₄；

步骤C，四幅SAR回波数据两两之间进行干涉处理和多视处理，获取分别对应干涉延迟时间τ_1，2、τ_1，3、τ_1，4、τ_2，3、τ_2，4、τ_3，4的干涉相位数据Φ_1，2、Φ_1，3、Φ_1，4、Φ_2，3、Φ_2，4、Φ_3，4；

请参照图4，四个天线总共可以获取六种干涉延迟时间 ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}=\frac{B_{\mathrm{1,2}}+B_{\mathrm{2,3}}}{{2V}_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,4}}=\frac{B_{\mathrm{1,2}}+B_{\mathrm{2,3}}+B_{\mathrm{3,4}}}{{2V}_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}=\frac{B_{\mathrm{2,3}}}{{2V}_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,4}}=\frac{B_{\mathrm{2,3}}+B_{\mathrm{3,4}}}{2V_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{3,4}}=\frac{B_{\mathrm{3,4}}}{{2V}_0},$ 该六种干涉延迟时间分别对应天线1和天线2、天线1和天线3，天线1和天线4、天线2和天线3、天线2和天线4、天线3和天线4之间的干涉相位。

基于上述说明，该步骤B进一步包括：

子步骤C1，四幅SAR回波数据两两之间进行干涉处理，得到六幅共轭干涉复图像数据：Q₁ ^*Q₂、Q₁ ^*Q₃、Q₁ ^*Q₄、Q₂ ^*Q₃、Q₂ ^*Q₄和Q₃ ^*Q₄；

本子步骤中，干涉处理中包括常规顺轨干涉SAR中的残余交规分量去除、空间配准等操作。通过干涉处理，可以去除天线基线交轨分量、四幅天线SAR图像空间错位等因素的影响，从而可以减小干涉相位的误差。

子步骤C2，对进行干涉处理后的共轭干涉复图像数据Q₁ ^*Q₂、Q₁ ^*Q₃、Q₁ ^*Q₄、Q₂ ^*Q₃、Q₂ ^*Q₄、Q₃ ^*Q₄进行多视处理，得到六个干涉相位数据Φ_1，2、Φ_1，3、Φ_1，4、Φ_2，3、Φ_2，4、Φ_3，4：

${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,2}}=\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_1^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_2^{\left(i\right)},$ ${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,3}}=\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_1^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_3^{\left(i\right)},$ ${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,4}}=\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_1^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_4^{\left(i\right)},$ ${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{2,3}}=\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_2^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_3^{\left(i\right)},$ ${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{2,4}}=\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_2^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_4^{\left(i\right)},$ ${\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{3,4}}=\∠\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_3^{{\left(i\right)}^{*}}{Q}_4^{\left(i\right)}$

其中，M为多视数，∠表示相位项，表示第n个天线获取的某个分辨单元内的第i视数据。这六个干涉相位对应的干涉时间分别为：

${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}=\frac{B_{\mathrm{1,2}}}{{2V}_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}=\frac{B_{\mathrm{1,2}}+B_{\mathrm{2,3}}}{{2V}_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,4}}=\frac{B_{\mathrm{1,2}}+B_{\mathrm{2,3}}+B_{\mathrm{3,4}}}{{2V}_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}=\frac{B_{\mathrm{2,3}}}{{2V}_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,4}}=\frac{B_{\mathrm{2,3}}+B_{\mathrm{3,4}}}{{2V}_0},$ ${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{3,4}}=\frac{B_{\mathrm{3,4}}}{{2V}_0}.$

步骤D，将干涉延迟时间τ_1，2、τ_1，3、τ_1，4、τ_2，3、τ_2，4、τ_3，4及其分别对应的干涉相位Φ_1，2、Φ_1，3、Φ_1，4、Φ_2，3、Φ_2，4、Φ_3，4代入到干涉相位Φ的11阶泰勒展开式中，求解海面洋流径向速度V_r：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,2}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\φ}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\φ}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\φ}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^{11}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,3}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\φ}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\φ}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\φ}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^{11}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,4}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,4}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,4}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,4}}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\φ}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,4}}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\φ}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,4}}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\φ}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,4}}^{11}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{2,3}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\φ}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\φ}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\φ}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,3}}^{11}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{2,4}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,4}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,4}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,4}}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\φ}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,4}}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\φ}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,4}}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\φ}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{2,4}}^{11}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{3,4}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{3,4}}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{3,4}}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{3,4}}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\φ}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{3,4}}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\φ}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{3,4}}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\φ}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{3,4}}^{11}\end{array}\right.---\left(16\right)$

其中，λ为SAR雷达电磁波波长，φ⁽³⁾(0)、φ⁽⁵⁾(0)、φ⁽⁷⁾(0)、φ⁽⁹⁾(0)和φ⁽¹¹⁾(0)分别干涉相位Φ的泰勒展开式的3阶、5阶、7阶、9阶、11阶项系数。

至此，已经结合附图对本发明两实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法有了清楚的认识。

此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构或形状，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换，例如：

(1)采用更多的天线得到更多的干涉相位，将(15)式中的高阶项系数保留更高阶，然后用更多的干涉干涉相位来解算更多的高阶项系数，从而得到更精确的海面流场径向分量；

例如沿飞行方向的N个天线，两两天线之间的基线长度互补相同，从而保证对应的两干涉时间之间互不相等。两两天线之间干涉可以得到种干涉相位：Φ_i，j。其中，i＝1、2、……、N；j＝1、2、……、N；且i＜j。则可以将公式(15)中的高阶项系数保留到N(N-1)-1阶，将Φ_1，N、Φ_2，N…、Φ_N-1，N和τ_1，N、τ_2，N…、τ_N-1，N代入(15)式可得

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,2}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,2}}^{2k+1}\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{1,3}}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{\mathrm{1,3}}^{2k+1}\\ ......\\ {\mathrm{\Φ}}_{i,j}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{i,j}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{i,j}^{2k+1}\\ ......\\ {\mathrm{\Φ}}_{N-1,N}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{N-1,N}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{N-1,N}^{2k+1}\end{array}\right.---\left(17\right)$

通过求解方程组(17)可以得到更为精确的海面流场径向速度V_r，优选地，N＝3、4、5，一般来说只要N＜30都可以采用，但是N越大***的复杂度就越高；

(2)天线基线不满足优化本发明给出的优化准则(例如N＝3的优化准则是0.4＜B_1，2/B_2，3＜0.6或者0.4＜B_2，3/B_1，2＜0.6；N＝4的优化准则是0.4＜B_1，2/B_2，3＜0.6，0.4＜B_2，3/B_3，4＜0.6或者0.4＜B_2，3/B_1，2＜0.6，0.4＜B_3，4/B_2，3＜0.6)，但依然可以使得方程组(11)或者(16)满足有解条件，从而得到偏差补偿后的海面流场径向速度，只是其误差可能较大；

(3)所述飞行器为飞机、飞艇或卫星，基线长度与平台飞行速度和所采用的雷达波段有关，须满足以下规则：

3.1对于机载平台(飞行速度100-200m/s)来说几种常用的遥感雷达波段基线长度的取值范围为：

L波段：5～30米；

C波段：1～6米；

X波段：0.5～3米；

3.2对于星载平台(飞行速度约7500m/s)来说几种常用的遥感雷达波段基线长度的取值范围为：

L波段：200～1500米；

C波段：50～200米；

X波段：15～100米；

综上所述，本发明基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法引入多天线顺轨干涉SAR模式来解算干涉相位中的高阶系数，降低了干涉测量速度偏差，提高了海面流场径向速度测量的准确性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于顺轨干涉SAR测量海面流场径向速度的方法，其特征在于，包括：

步骤A，在飞行平台的下方沿飞行方向设置N个天线，两两基线长度互不相等，该基线长度为两天线之间的距离；

步骤B，由所述N个天线中任一天线发射SAR信号，N个天线对同一海面场景同时获取N幅SAR回波数据：Q₁、Q₂、……、Q_N；

步骤C，将所述N幅SAR回波数据两两之间进行干涉处理和多视处理，获取干涉延迟时间τ_i,j所对应的干涉相位数据Φ_i,j，其中：

${\mathrm{\τ}}_{i,j}=\frac{B_{i,j}}{2V_0}$

其中，B_i,j为天线i和天线j之间的基线长度，V₀为飞行平台的飞行速度；

步骤D，将干涉延迟时间τ_i,j及对应的干涉相位数据Φ_i,j代入如下干涉相位Φ的N(N-1)-1阶泰勒展开式中，求解海面洋流径向速度V_r：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Φ}}_{1,2}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{1,2}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\Σ}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{1,2}^{2k+1}\\ {\mathrm{\Φ}}_{1,3}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{1,3}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\Σ}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{1,3}^{2k+1}\\ \mathrm{......}\\ {\mathrm{\Φ}}_{i,j}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{i,j}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\Σ}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{i,j}^{2k+1}\\ \mathrm{......}\\ {\mathrm{\Φ}}_{N-1,N}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{N-1,N}+\underset{k=1}{\overset{N(N-1)/2-1}{\Σ}}\frac{1}{(2k+1)!}{\mathrm{\φ}}^{(2k+1)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{N-1,N}^{2k+1}\end{array}\right.$

其中，所述步骤C和步骤D中，i＝1、2、……、N；j＝1、2、……、N；且i＜j；λ为SAR雷达电磁波波长，φ^(2k+1)(0)为干涉相位Φ的泰勒展开式的2k+1阶项系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N＝3、4或5。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述N＝3；

所述步骤C包括：获取干涉时间τ_1,2所对应的干涉相位数据Φ_1,2；干涉时间τ_1,3所对应的干涉相位数据Φ_1,3和干涉时间τ_2,3所对应的干涉相位数据Φ_2,3；

所述步骤D中，所述干涉相位Φ的5阶泰勒展开式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Φ}}_{1,2}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{1,2}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{1,2}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{1,2}^5\\ {\mathrm{\Φ}}_{1,3}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{1,3}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{1,3}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{1,3}^5\\ {\mathrm{\Φ}}_{2,3}=4\mathrm{\π}\frac{V_r}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_{2,3}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\φ}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{2,3}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\φ}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\τ}}_{2,3}^5\end{array}\right.$

其中，φ⁽³⁾(0)和φ⁽⁵⁾(0)分别为干涉相位Φ的泰勒展开式的3阶项系数和5阶项系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述三个天线的设置位置满足：

0.4<B_1,2/B_2,3<0.6或者0.4<B_2,3/B_1,2<0.6

其中，B_1,2为天线1和天线2之间的基线长度；B_2,3为天线2和天线3之间的基线长度。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

子步骤C1，对三幅SAR回波数据两两之间进行干涉处理，得到3幅共轭干涉复图像数据：Q₁ ^*Q₂、Q₂ ^*Q₃和Q₁ ^*Q₃；

子步骤C2，对进行干涉处理后的共轭干涉复图像数据Q₁ ^*Q₂、Q₂ ^*Q₃和Q₁ ^*Q₃进行多视处理，得到三个干涉相位数据Φ_1,2、Φ_2,3、Φ_1,3：

${\mathrm{\&Phi;}}_{1,2}=\&angle;\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{Q}_1^{\left(i\right)*}{Q}_2^{\left(i\right)},{\mathrm{\&Phi;}}_{2,3}=\&angle;\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{Q}_2^{\left(i\right)*}{Q}_3^{\left(i\right)},{\mathrm{\&Phi;}}_{1,3}=\&angle;\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{Q}_1^{\left(i\right)*}{Q}_3^{\left(i\right)}$

其中，M为多视数，∠表示相位项，表示第n个天线获取的某个分辨单元内的第i视数据，这三个干涉相位对应的干涉时间分别为： ${\mathrm{\&tau;}}_{1,2}=\frac{B_{1,2}}{2V_0},{\mathrm{\&tau;}}_{2,3}=\frac{B_{2,3}}{2V_0},{\mathrm{\&tau;}}_{1,3}=\frac{B_{1,2}+B_{2,3}}{2V_0}.$

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述干涉处理中包括顺轨干涉SAR中的残余交规分量去除、空间配准操作。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述N＝4；

所述步骤C包括：获取干涉时间τ_1,2所对应的干涉相位数据Φ_1,2；干涉时间τ_1,3所对应的干涉相位数据Φ_1,3；干涉时间τ_1,4所对应的干涉相位数据Φ_1,4；干涉时间τ_2,3所对应的干涉相位数据Φ_2,3；干涉时间τ_2,4所对应的干涉相位数据Φ_2,4；干涉时间τ_3,4所对应的干涉相位数据Φ_3,4；

所述步骤D中，所述干涉相位Φ的11阶泰勒展开式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&Phi;}}_{1,2}=4\mathrm{\&pi;}\frac{V_r}{\mathrm{\&lambda;}}{\mathrm{\&tau;}}_{1,2}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,2}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,2}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,2}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,2}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,2}^{11}\\ {\mathrm{\&Phi;}}_{1,3}=4\mathrm{\&pi;}\frac{V_r}{\mathrm{\&lambda;}}{\mathrm{\&tau;}}_{1,3}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,3}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,3}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,3}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,2}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,3}^{11}\\ {\mathrm{\&Phi;}}_{1,4}=4\mathrm{\&pi;}\frac{V_r}{\mathrm{\&lambda;}}{\mathrm{\&tau;}}_{1,4}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,4}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,4}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,4}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,4}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{1,4}^{11}\\ {\mathrm{\&Phi;}}_{2,3}=4\mathrm{\&pi;}\frac{V_r}{\mathrm{\&lambda;}}{\mathrm{\&tau;}}_{2,3}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,3}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,3}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,3}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,3}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,3}^{11}\\ {\mathrm{\&Phi;}}_{2,4}=4\mathrm{\&pi;}\frac{V_r}{\mathrm{\&lambda;}}{\mathrm{\&tau;}}_{2,4}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,4}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,4}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,4}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,4}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{2,4}^{11}\\ {\mathrm{\&Phi;}}_{3,4}=4\mathrm{\&pi;}\frac{V_r}{\mathrm{\&lambda;}}{\mathrm{\&tau;}}_{3,4}+\frac{1}{3!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(3\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{3,4}^3+\frac{1}{5!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(5\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{3,4}^5+\frac{1}{7!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(7\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{3,4}^7+\frac{1}{9!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(9\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{3,4}^9+\frac{1}{11!}{\mathrm{\&phi;}}^{\left(11\right)}\left(0\right){\mathrm{\&tau;}}_{3,4}^{11}\end{array}\right.$

其中，所述φ⁽³⁾(0)、φ⁽⁵⁾(0)、φ⁽⁷⁾(0)、φ⁽⁹⁾(0)和φ⁽¹¹⁾(0)分别干涉相位Φ的泰勒展开式的3阶、5阶、7阶、9阶、11阶项系数。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述四个天线的设置位置满足：

0.4<B_1,2/B_2,3<0.6，0.4<B_2,3/B_3,4<0.6

或者0.4<B_2,3/B_1,2<0.6，0.4<B_3,4/B_2,3<0.6其中，B_1,2为天线1和天线2之间的基线长度；B_2,3为天线2和天线3之间的基线长度；B_3,4为天线3和天线4之间的基线长度。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

子步骤C1，对四幅SAR回波数据两两之间进行干涉处理，得到六幅共轭干涉复图像数据：Q₁ ^*Q₂、Q₁ ^*Q₃、Q₁ ^*Q₄、Q₂ ^*Q₃、Q₂ ^*Q₄和Q₃ ^*Q₄；

子步骤C2，对进行干涉处理后的共轭干涉复图像数据Q₁ ^*Q₂、Q₁ ^*Q₃、Q₁ ^*Q₄、Q₂ ^*Q₃、Q₂ ^*Q₄和Q₃ ^*Q₄；得到六个干涉相位数据Φ_1,2、Φ_1,3、Φ_1,4、Φ_2,3、Φ_2,4、Φ_3,4：

${\mathrm{\&Phi;}}_{1,2}=\&angle;\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{Q}_1^{\left(i\right)*}{Q}_2^{\left(i\right)},{\mathrm{\&Phi;}}_{1,3}=\&angle;\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{Q}_1^{\left(i\right)*}{Q}_3^{\left(i\right)},{\mathrm{\&Phi;}}_{1,4}=\&angle;\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{Q}_1^{\left(i\right)*}{Q}_4^{\left(i\right)},{\mathrm{\&Phi;}}_{2,3}=\&angle;\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{Q}_2^{\left(i\right)*}{Q}_3^{\left(i\right)},$ ${\mathrm{\&Phi;}}_{2,4}=\&angle;\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{Q}_2^{\left(i\right)*}{Q}_4^{\left(i\right)},{\mathrm{\&Phi;}}_{3,4}=\&angle;\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{Q}_3^{\left(i\right)*}{Q}_4^{\left(i\right)}$

其中，M为多视数，∠表示相位项，表示第n个天线获取的某个分辨单元内的第i视数据，这六个干涉相位对应的干涉时间分别为： ${\mathrm{\&tau;}}_{1,2}=\frac{B_{1,2}}{2V_0},{\mathrm{\&tau;}}_{1,3}=\frac{B_{1,2}+B_{2,3}}{2V_0},{\mathrm{\&tau;}}_{1,4}=\frac{B_{1,2}+B_{2,3}+B_{3,4}}{2V_0},{\mathrm{\&tau;}}_{2,3}=\frac{B_{2,3}}{2V_0},{\mathrm{\&tau;}}_{2,4}=\frac{B_{2,3}+B_{3,4}}{2V_0},{\mathrm{\&tau;}}_{3,4}=\frac{B_{3,4}}{2V_0}.$

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于：

所述飞行平台为飞机或飞艇，所述基线长度的取值范围为：L波段：5～30米；C波段：1～6米；X波段：0.5～3米；或

所述飞行平台为卫星，所述基线长度的取值范围为：L波段：200～1500米；C波段：50～200米；X波段：15～100米。