專(zhuān)利名稱：一種機(jī)載sar圖像自動(dòng)目標(biāo)定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)載SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)定位方法，利用載機(jī)的飛行信息和SAR圖像 信息將目標(biāo)在SAR圖像中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在地球上的實(shí)際地理坐標(biāo)，適合于在機(jī)載SAR 系統(tǒng)中對(duì)目標(biāo)實(shí)行精確定位。
背景技術(shù)：
合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)本身是一種利用微波感知的主 動(dòng)式傳感器，它不受天氣、光照等條件限制，可對(duì)感興趣目標(biāo)進(jìn)行全天候、全天時(shí)的偵 察；此外，由于微波具有一定的穿透探測(cè)能力，可以探測(cè)到一定深度地表下的或是其他 經(jīng)過(guò)偽裝或掩蓋的目標(biāo)，這使得SAR在目標(biāo)探測(cè)方面具有巨大的應(yīng)用潛力。
通常情況下，目標(biāo)檢測(cè)的結(jié)果得到的是目標(biāo)在SAR圖像中的位置。而在實(shí)際的應(yīng)用 中，不管是在軍事方面，如常規(guī)境外偵察定位，飛行器導(dǎo)航、火控、目標(biāo)跟蹤等；或是 民用方面，如自然災(zāi)害(森林火災(zāi))的評(píng)估和預(yù)測(cè)、船只監(jiān)測(cè)和海難救援等，僅得到目 標(biāo)在圖像中的位置是不夠的，這時(shí)更加重要的是得到目標(biāo)在地球上的位置。因此，將目 標(biāo)在圖像中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在地球上的地理坐標(biāo)的SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)定位技術(shù)具有重 要的研究意義。
傳統(tǒng)的SAR圖像目標(biāo)定位方法一般是進(jìn)行有參考點(diǎn)定位，即在SAR成像范圍內(nèi)找出 一些位置已經(jīng)確知的參考點(diǎn)(人造的或自然的)，然后再去確定圖像中其它目標(biāo)點(diǎn)相對(duì) 于參考點(diǎn)的位置；這類(lèi)方法依賴于較高精度的地面控制點(diǎn)，并且需要通過(guò)人工判讀的方 法確定控制點(diǎn)在影像上的位置，因此很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。目前，關(guān)于機(jī)載SAR目標(biāo)定位 的專(zhuān)門(mén)性文章并不多，在常見(jiàn)的目標(biāo)定位算法中，多數(shù)是忽略地球模型對(duì)定位精度的影 響，直接利用機(jī)載SAR系統(tǒng)成像原理的幾何關(guān)系，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與機(jī)下點(diǎn)位置的相對(duì)偏離 關(guān)系，再根據(jù)機(jī)下點(diǎn)的地理位置和載機(jī)的航向來(lái)獲得目標(biāo)的地理坐標(biāo)；這類(lèi)方法雖然能 實(shí)現(xiàn)快速定位，但是其定位精度不高。而一些星載SAR自動(dòng)目標(biāo)定位方法，雖然考慮了 地球模型對(duì)定位精度的影響，但是卻忽略了迭代初值點(diǎn)對(duì)目標(biāo)定位的影響；迭代初值點(diǎn) 的設(shè)定影響著迭代算法的收斂方向，在初值點(diǎn)設(shè)置與SAR工作模式矛盾的情況下，會(huì)產(chǎn) 生目標(biāo)混淆的情況，使最終的定位結(jié)果產(chǎn)生很大的偏差。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種極距離^多譜勒原理為 基礎(chǔ)的SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)定位方法，該方法是一種無(wú)控制點(diǎn)的絕對(duì)定位方法，既考慮了 地球模型的影響，提高了定位精度；又通過(guò)泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)將非線性方程組線性化，提高 定位速度；同時(shí)根據(jù)SAR工作模式選擇迭代初值點(diǎn)，避免了目標(biāo)混淆。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為 一種SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)定位方法，其特征在于利用載機(jī) 的飛行信息(位置、速度等)和SAR圖像信息(分辨率、中心距離、中心多譜勒頻率等)， 在距離一多譜勒方程的基礎(chǔ)上，結(jié)合地球模型方程，將目標(biāo)在SAR圖像中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為 目標(biāo)在地球上的實(shí)際地理坐標(biāo)，其具體步驟如下-
(1) 確定載機(jī)位置參數(shù)，將載機(jī)位置的地理坐標(biāo)(經(jīng)度、緯度、高度)轉(zhuǎn)換為空間 直角坐標(biāo)；
(2) 確定載機(jī)飛行速度，將載機(jī)在雷達(dá)慣性坐標(biāo)系中的速度矢量(北向、天向、東 向)轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)系中的速度矢量；
(3) 根據(jù)SAR圖像距離向和方位向的分辨率，以及圖像原點(diǎn)的距離和多譜勒信息， 求出圖像坐標(biāo)為(x, y)的目標(biāo)點(diǎn)的距離R和多譜勒頻率fD;
(4) 根據(jù)雷達(dá)波束照射方向，計(jì)算照射區(qū)域內(nèi)距離為R的等距離圓上零多譜勒頻率 點(diǎn)的直角坐標(biāo)，并以此坐標(biāo)作為迭代計(jì)算的初值；
(5) 聯(lián)立距離一多譜勒方程和地球模型方程，利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)將此非線性方程組 線性化，進(jìn)行迭代計(jì)算求得目標(biāo)點(diǎn)的直角坐標(biāo)；
(6) 將目標(biāo)點(diǎn)的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)在地球上的經(jīng)緯度坐標(biāo)，輸出最終定位結(jié)果。 本發(fā)明的原理是SAR傳感器所發(fā)出之探測(cè)波的同一波前球面上的所有地物點(diǎn)將成
像于一點(diǎn)，因此，在雷達(dá)照射區(qū)域內(nèi)，分布著等時(shí)延的同心圓束和等多普勒頻移的雙曲 線束。同一回波時(shí)延的點(diǎn)目標(biāo)具有不同的多普勒頻移，而具有相同多普勒頻移的點(diǎn)目標(biāo) 又有不同的延時(shí)。根據(jù)距離向上回波信號(hào)的時(shí)延和方位向上的多普勒頻移這兩個(gè)信息， 即已知目標(biāo)點(diǎn)的距離一多譜勒方程，再結(jié)合地球模型方程，就可以將點(diǎn)目標(biāo)區(qū)別確定。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明利用載機(jī)的飛行信息(位置、速度等〉 和SAR圖像信息(分辨率、中心距離、中心多譜勒頻率等)，將目標(biāo)在SAR圖像中的坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在地球上的實(shí)際地理坐標(biāo)，在距離一多譜勒方程的基礎(chǔ)上，結(jié)合地球模型 方程進(jìn)行目標(biāo)定位，既可實(shí)現(xiàn)無(wú)控制點(diǎn)的絕對(duì)定位，又考慮了地球模型對(duì)定位精度的影 響；較之于依賴高精度地面控制點(diǎn)的傳統(tǒng)SAR目標(biāo)定位方法，本發(fā)明以SAR成像的距離 一多譜勒原理為基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)控制點(diǎn)的絕對(duì)定位；較之于一般的以SAR成像幾何關(guān) 系為基礎(chǔ)的機(jī)載SAR目標(biāo)定位方法，本發(fā)明考慮了地球模型的影響，有著較高的定位精度；同時(shí)，本發(fā)明利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)對(duì)非線性方程組線性化，通過(guò)迭代的方法求解方程， 提高了算法的計(jì)算和定位速度，適合實(shí)時(shí)處理；最后，較之于其他SAR目標(biāo)定位的迭代 算法，本發(fā)明根據(jù)SAR的工作模式適當(dāng)選擇迭代計(jì)算的初值點(diǎn)，控制了迭代中收斂的方 向，避免了目標(biāo)混淆的發(fā)生。
總之，本發(fā)明作為一種無(wú)控制點(diǎn)的定位方法，具有精度高、速度快的優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)行 實(shí)時(shí)處理，適合各種機(jī)載SAR系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)定位方法流程圖； 圖2為空間直角坐標(biāo)系示意圖； 圖3為WGS84地理坐標(biāo)系示意圖 圖4為目標(biāo)混淆示意圖； 圖5為初值計(jì)算平面圖。
具體實(shí)施例方式
首先簡(jiǎn)單對(duì)本發(fā)明中用到的幾種不同的坐標(biāo)系作簡(jiǎn)單的介紹 (O空間直角坐標(biāo)系以地球球心0為坐標(biāo)原點(diǎn)，X軸是起始子午面與赤道面交線， 指向格林威治子午線上半分支與赤道的交點(diǎn)；Z軸沿地球的自轉(zhuǎn)軸指向正北極；Y軸也 在赤道平面內(nèi)，使該坐標(biāo)系構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系0-XYZ。在該坐標(biāo)系中，尸點(diǎn)的位置用 (x，y，z)表示，如圖2所示。
(2) WGS84地理坐標(biāo)系用一個(gè)參考橢球體模型化地球，橢球中心與地球質(zhì)心重 合，橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合，橢球的起始子午面與格林尼治起始子午面重合。如 圖3所示，假設(shè)P為橢球面上的點(diǎn)，過(guò)P點(diǎn)的子午面與起始子午面夾角叫P點(diǎn)的經(jīng)度L， 由起始子午面起算，向東為東經(jīng)，向西為西經(jīng)；而過(guò)P點(diǎn)的橢球法線與赤道平面的夾角 叫P點(diǎn)的緯度B，由赤道面起算，向北為北緯，向南為南緯。對(duì)于不在橢球面上的點(diǎn)，還 需要另一參數(shù)一一大地高H，定義為該點(diǎn)沿橢球法線方向至橢球面的距離。
(3) 雷達(dá)慣性坐標(biāo)系以當(dāng)?shù)厮矫鏋閄0Z平面，X軸正方向指正北，Y軸過(guò)原點(diǎn) 垂直于當(dāng)?shù)厮矫?，向上為正，而Z軸正方向則指向正東，XYZ三軸構(gòu)成右手系。由于 各地水平面不平行，所以在不同位置的雷達(dá)慣性坐標(biāo)系之間也是存在一定夾角的。因此 雷達(dá)慣性坐標(biāo)系也稱為局部坐標(biāo)系，其坐標(biāo)軸的指向受坐標(biāo)原點(diǎn)所處的經(jīng)緯度位置的影 響。
(4) 圖像平面坐標(biāo)系SAR圖像既無(wú)框標(biāo)，也無(wú)像主點(diǎn)，故圖像平面坐標(biāo)系要人為 選取。圖像平面坐標(biāo)通常以截取的影像中某一近距離點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以影像行方向(距
離向)為X軸，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向(方位向)為Y軸，構(gòu)成X-Y圖像平面坐標(biāo)系。
如圖1所示，本發(fā)明方法基于距離一多譜勒原理和地球模型方程進(jìn)行目標(biāo)定位，將 目標(biāo)的圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)。方程組采用的是大地直角坐標(biāo)系，因此首先需要通過(guò)
步驟(1)和(2)將載機(jī)的位置和速度矢量歸一化到直角坐標(biāo)系中；而步驟(3)通過(guò) 目標(biāo)的圖像坐標(biāo)獲得目標(biāo)的距離和多譜勒信息，為列出距離一多譜勒方程提供條件；步 驟(4)根據(jù)幾何關(guān)系確定迭代初值后，利用步驟(5)的迭代算法求解出目標(biāo)的大地直 角坐標(biāo)；最終由步驟(6)轉(zhuǎn)換為經(jīng)緯度坐標(biāo)得到最后的結(jié)果，其具體實(shí)施步驟如下-
(l)確定載機(jī)位置參數(shù)，假設(shè)載機(jī)所在的地理坐標(biāo)為(Bs,Ls,Hs)， Bs,Ls，Hs分別為載 機(jī)所在位置的緯度、經(jīng)度和高度，將此坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為空間直角坐標(biāo)(HZs)，如式(9):
(9)
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，W = cosA)2 + (Asin5S)2為近似橢球卯酉圈曲率半徑,Rs和Rp分別為地球的
赤道半徑和極半徑的長(zhǎng)度。
(2)確定載機(jī)飛行速度，所設(shè)載機(jī)在雷達(dá)慣性坐標(biāo)系中的速度矢量為(HVe)，
HVe分別為北向、天向、東向的速度矢量，將其轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)系中的速度矢
量(Vx,Vv,Vz)，如式(10):
<formula>formula see original document page 7</formula>(10)
其中，Bs和L分別為載機(jī)所在位置的緯度和經(jīng)度。
(3)假設(shè)目標(biāo)的圖像坐標(biāo)為(x,y),根據(jù)SAR圖像信息，求出目標(biāo)點(diǎn)的距離R和多 譜勒頻率fn.，如式ll:
<formula>formula see original document page 7</formula>(11)
其中，Ax和Ay分別為圖像距離向和方位向的釆樣間隔，義為雷達(dá)工作波長(zhǎng)、v為載機(jī)飛 行速度、A和/D。分別為圖像原點(diǎn)的距離和多譜勒頻率。
(4)根據(jù)雷達(dá)波束照射方向，計(jì)算照射區(qū)域內(nèi)距離為R的等距離圓上零多譜勒頻 率點(diǎn)的直角坐標(biāo)，并以此坐標(biāo)作為迭代計(jì)算的初值。
假設(shè)某時(shí)刻載機(jī)S的地理坐標(biāo)為(Bs，UHs)，空間直角坐標(biāo)為(Xs，Ys,Zs);則其垂直地面的垂足G的地理坐標(biāo)為(Bs， Ls, 0)，空間直角坐標(biāo)為(Xe， Zc)。此時(shí)，地球表面'上與 載機(jī)距離為R的等距線可看成一個(gè)以G為圓心的圓，如圖4所示。在距離確定的情況下， 目標(biāo)的多譜勒頻率可由目標(biāo)的方位角唯一確定。而在圖4中，假設(shè)載機(jī)的速度矢量v為 (Vn，Vu,Ve)， L和T2都在以點(diǎn)G為圓心的交線圓上，Zv57;和ZvS《大小都等于e，此時(shí) T,和T2具有相同的多譜勒頻率，從而產(chǎn)生了目標(biāo)混淆。同時(shí)，從圖4也可以看出，T,和 T2分布在載機(jī)飛行航跡的兩側(cè)，因此可以根據(jù)雷達(dá)波束照射方向來(lái)選擇適當(dāng)?shù)某踔?，?迭代過(guò)程收斂到與初值點(diǎn)同側(cè)的目標(biāo)點(diǎn)。當(dāng)雷達(dá)照射方向向左時(shí)，選取點(diǎn)H,為初值點(diǎn)； 反之，當(dāng)雷達(dá)照射方向向右時(shí)，則選取點(diǎn)H2為初值點(diǎn)，H,和H2都是多譜勒頻率為零的點(diǎn)， 與飛行方向垂直。具體求解過(guò)程如下
首先計(jì)算交線圓的半徑。如圖5所示，三角形SOH三條邊的長(zhǎng)度都是已知的
<formula>formula see original document page 8</formula> (12)
根據(jù)式(13)的余弦定理可以求出夾角0的值
<formula>formula see original document page 8</formula>(13)
因此可求得交線圓的半徑
<formula>formula see original document page 8</formula> (14)
在確定了交線圓的半徑之后，需要確定初值點(diǎn)的方向，該方向與載機(jī)飛機(jī)方向垂直。 載機(jī)速度v為(HVj，若雷達(dá)波束照射方向向左，則初值點(diǎn)方向?yàn)?^0,-VJ;若雷 達(dá)波束照射方向向右，則初值點(diǎn)方向?yàn)?-Ve,O, VN〉。將初值點(diǎn)的方向矢量轉(zhuǎn)換為直角坐 標(biāo)(Xra， Yvm Zw)，則初值點(diǎn)坐標(biāo)(Xa, YH， ZH)為
<formula>formula see original document page 8</formula>
(15)
(5)聯(lián)立距離一多譜勒方程和地球模型方程，利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)將此非線性方程 組線性化，進(jìn)行迭代計(jì)算求得目標(biāo)點(diǎn)的直角坐標(biāo)。
在SAR作用區(qū)域內(nèi)，分布著等時(shí)延的同心圓束和等多普勒頻移的雙曲線束。同一回 波時(shí)延的點(diǎn)目標(biāo)具有不同的多普勒頻移，而具有相同多普勒頻移的點(diǎn)目標(biāo)又有不同的延 時(shí)。結(jié)合地球模型，根據(jù)距離向上回波信號(hào)的時(shí)延和方位向上的多普勒頻移這兩個(gè)信息，即可將點(diǎn)目標(biāo)區(qū)別確定。
假設(shè)在直角坐標(biāo)系中，載機(jī)位置的坐標(biāo)為(Xs,Ys,Zs),速度為(V,，H)，則雷達(dá)與 目標(biāo)點(diǎn)的距離為
<formula>formula see original document page 9</formula> (16)
用矢量形式表示則有
<formula>formula see original document page 9</formula>(17)
對(duì)上式兩邊求導(dǎo)，有
<formula>formula see original document page 9</formula>(18)
其中6為載機(jī)在空間直角坐標(biāo)系中的速度矢量。考慮到回波的雙程性，回波信號(hào)中由回 波延遲帶來(lái)的相位為-
<formula>formula see original document page 9</formula> (19)
對(duì)應(yīng)多普勒頻率為
<formula>formula see original document page 9</formula> (20)
將式(18)代入式(20)
,就得到了雷達(dá)成像的多普勒條件方程:
<formula>formula see original document page 9</formula> (21)
以坐標(biāo)形式表示為:
<formula>formula see original document page 9</formula> (22)
同時(shí)，近似地球模型方程為
<formula>formula see original document page 9</formula> (23)
其中，H和Rp分別為地球的赤道半徑和極半徑的長(zhǎng)度，h是相對(duì)假設(shè)模型的局部地域高
從以上分析可以看出，式(16)表示與載機(jī)距離為R的等距面，式(22)表示多譜 勒頻率為f。的等多譜勒面，而式(23)表示目標(biāo)為地球表面上的點(diǎn)，由于目標(biāo)點(diǎn)就是等 距面、等多譜勒面和地球模型三者的交點(diǎn)，因此在已知載機(jī)位置、速度和雷達(dá)工作參數(shù) 的情況下，聯(lián)立式(16)、式(22)和式(23)，求解如式(24)的方程組就能唯一地 確定出目標(biāo)點(diǎn)(X， Y, Z)的位置，從而實(shí)現(xiàn)SAR圖像目標(biāo)定位。<formula>formula see original document page 10</formula> (24)
注意到上式是非線性方程組,不能直接計(jì)算。為此，可推導(dǎo)出其一次項(xiàng)近似式，即 進(jìn)行線性化。 一般線性化的方法是將非線性函數(shù)按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，取至一次項(xiàng)，即得原
函數(shù)的一次項(xiàng)近似公式。通常采用迭代算法求解，假定第k次迭代時(shí)的目標(biāo)位置為 (Xk,Yk，Zk)，式(24)線性化后的誤差方程為<formula>formula see original document page 10</formula>(25)
式中
<formula>formula see original document page 10</formula>(26)
<formula>formula see original document page 10</formula>而A^" J忍F為地面點(diǎn)坐標(biāo)修正值，L = [rfF。 c/巧flf巧F為常數(shù)項(xiàng)矢量，其中<formula>formula see original document page 10</formula>
從而可由最小二乘法求使得fs最小的坐標(biāo)修正值
A = -(ArA)-H (28)
將修正值加上x(chóng),y，z得zt+1=x4+", i;+1 = ;rA+flfy， z^-Zt+c/z，這樣循環(huán)迭代，
直到方程解的誤差小于給定很差為止，最后得到目標(biāo)點(diǎn)的大地直角坐標(biāo)。
(6)將目標(biāo)點(diǎn)的直角坐標(biāo)(Xt,Yt,Zt)轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度坐標(biāo)(Bt，Lt)，輸出最終定位結(jié)果， 如式(29):<formula>formula see original document page 11</formula>
(29)
本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。 盡管為說(shuō)明目的公開(kāi)了本發(fā)明的最佳實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理
解在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可
能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于最佳實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1、一種機(jī)載SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)定位方法，其特征在于包括步驟如下(1)確定載機(jī)位置參數(shù)，將載機(jī)位置的地理坐標(biāo)，包括經(jīng)度、緯度、高度轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)；(2)確定載機(jī)飛行速度，將載機(jī)在雷達(dá)慣性坐標(biāo)系中的速度矢量，包括北向、天向、東向轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)系中的速度矢量；(3)根據(jù)SAR圖像距離向和方位向的分辨率，以及圖像原點(diǎn)的距離和多譜勒信息，求出圖像坐標(biāo)為(x，y)的目標(biāo)點(diǎn)距離R和多譜勒頻率fD；(4)根據(jù)雷達(dá)波束照射方向，計(jì)算照射區(qū)域內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)距離為R的等距離圓上零多譜勒頻率點(diǎn)的直角坐標(biāo)，并以此坐標(biāo)作為迭代計(jì)算的初值；(5)聯(lián)立距離-多譜勒方程和地球模型方程，利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)將此非線性方程組線性化，進(jìn)行迭代計(jì)算求得目標(biāo)點(diǎn)的直角坐標(biāo)；(6)將目標(biāo)點(diǎn)的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)在地球上的經(jīng)緯度坐標(biāo)，輸出最終定位結(jié)果。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)定位方法，其特征在于所述的步驟 (3)中，假設(shè)圖像距離向和方位向的釆樣間隔Ax和Ay,利用雷達(dá)工作波長(zhǎng)/l、載機(jī)飛行速度v、圖像原點(diǎn)的距離^和多譜勒頻率A。，則圖像坐標(biāo)為(x，y)的目標(biāo)點(diǎn)的距離R 和多譜勒頻率f。如下<formula>formula see original document page 2</formula>
3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)定位方法，其特征在于所述的步驟(4)中，若載機(jī)和機(jī)下點(diǎn)的直角坐標(biāo)分別為(Xs，y"Zs)和(Xe,yc,Ze)，假設(shè)， "V《+^+《，c = i ，則以機(jī)下點(diǎn)為圓心的距離為R的等距離圓的半徑r為<formula>formula see original document page 2</formula>(2)假設(shè)在雷達(dá)慣性坐標(biāo)系中，載機(jī)的速度v二(JV,/7，五)，若雷達(dá)波束照射方向向左， 則初值點(diǎn)方向?yàn)?E，O,-N);若雷達(dá)波束照射方向向右，則初值點(diǎn)方向?yàn)?-E,O，N)，將初值點(diǎn)方向轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)(X^y^，Z,er)，則初值點(diǎn)坐標(biāo)為 <formula>formula see original document page 3</formula>(3)
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR圖像自動(dòng)百標(biāo)定位方法，其特征在于所述的步驟 (5)中，假設(shè)在直角坐標(biāo)系中，載機(jī)位置的坐標(biāo)為(Xs，Ys,Zs)，速度為(V,，Vy,Vz)， Re和 Rp為地球的赤道半徑和極半徑，h為目標(biāo)局部高度，則目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)(X,Y,Z)滿足以下的由 距離一多譜勒方程和地球模型方程聯(lián)立的方程組(4)利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)將方程組線性化，線性化后的誤差方程為s = AA + L(5)式中<formula>formula see original document page 3</formula>(及e+印及〗 從而可由最小二乘法求使得E"最小的坐標(biāo)修正值<formula>formula see original document page 3</formula> (8)將修正值加上J^,:r,z得zi+1=;^+^， y^-i;+^7, zfc+1=zfc+dz，這樣循環(huán)迭代， 直到方程解的誤差小于給定限差為止，最后得到地面點(diǎn)坐標(biāo)。
全文摘要
一種機(jī)載SAR圖像自動(dòng)目標(biāo)定位方法，利用載機(jī)的飛行信息(位置、速度等)和SAR圖像信息(分辨率、中心距離、中心多譜勒頻率等)，將目標(biāo)在SAR圖像中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在地球上的實(shí)際地理坐標(biāo)。本發(fā)明在距離-多譜勒方程的基礎(chǔ)上，結(jié)合地球模型方程進(jìn)行目標(biāo)定位，既可實(shí)現(xiàn)無(wú)控制點(diǎn)的絕對(duì)定位，又考慮了地球模型對(duì)定位精度的影響；另一方面，利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)對(duì)非線性方程組線性化，通過(guò)迭代的方法求解方程，提高了定位速度；同時(shí)，根據(jù)雷達(dá)工作方式適當(dāng)選擇迭代計(jì)算的初值點(diǎn)，控制了迭代中收斂的方向，避免了目標(biāo)混淆。作為一種無(wú)控制點(diǎn)的定位方法，本發(fā)明具有精度高、速度快的優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，適合各種機(jī)載SAR系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01S13/90GK101339244SQ20081011756
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者孫進(jìn)平, 張耀天, 睿 胡 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)