本發(fā)明涉及一種雷達定標方法。
背景技術：
利用金屬球作為散射目標，進行雷達定標是一種標準的雷達定標方法。一般是用氣球、飛機懸掛一個金屬球，當金屬球進入雷達探測波束，雷達就能探測到金屬球的散射信號，由于金屬球的散射截面rcs是已知的，因此能用金屬球對雷達進行定標。這里的金屬球是一個內空的標準圓球。為了避免其他物體對雷達定標的影響，定位的器件(如gps接收機)需要離開金屬球一段距離，一般是幾十米。這樣定位器件不在雷達波束中，也就不會讓雷達接收到定位器件的散射信號，不會影響強度定標精度，但是定位器件得到的位置不是真正的金屬球位置，雷達波束指向定位精度就會降低。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種成像定位金屬球雷達定標方法，以解決傳統(tǒng)的利用金屬球作為散射目標，進行雷達定標，存在的定位器件得到的位置不是真正的金屬球位置，雷達波束指向定位精度因此會降低等技術問題。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下：
成像定位金屬球雷達定標方法，其步驟如下：
(1)在地面設置兩個攝像機，保證兩個攝像機在同一高度的一條直線上，相距20-200米，攝像機成像平面在同一平面上，且垂直水平面；
(2)調整兩個攝像機的時鐘，使兩個攝像機時鐘一致，或者測出兩個攝像機時鐘差；
(3)將金屬球用氣球或其他飛行平臺攜帶升空，保證金屬球距離攝像機幾百米到幾公里，高度為幾百米，并且落在兩個攝像機的成像區(qū)域里；
(4)啟動兩個攝像機拍攝金屬球，并啟動天氣雷達獲取金屬球信號；
(5)利用兩個攝像機同時間圖片，用攝影測量學原理，計算金屬球位置(x、y、z)以及相對雷達的方位、仰角、距離和金屬球移動速度；
(6)利用雷達信號，計算對應金屬球的反射率因子、方位、仰角、距離；
(7)比較雷達信號，計算的方位、仰角、距離與攝影測量學得到的方位、仰角、距離；
(8)比較雷達得到反射率因子與金屬球計算得到的發(fā)射率因子；
(9)比較雷達得到的徑向速度與攝影測量學測得的金屬球速度在雷達探測電磁波發(fā)射方向的投影。
本發(fā)明的優(yōu)點如下：
(1)空中只有金屬球，沒有定位裝置，重量輕，可以用升力小的飛行平臺攜帶金屬球進行雷達定標。例如用風箏就可以攜帶金屬球升空。
(2)攝影測量學方式可以得到高于gps的定位精度。
(3)可以得到金屬球的移動速度，標校多普勒速度。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的金屬球和相機的幾何關系示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的技術方案參見圖1所示。
在地面設置兩個攝像機(b、c)，兩個攝像機在同一高度的一條直線上(b、c、d所在的平面)，相距20-200米(如50米)，攝像機成像平面在同一平面上(a、c、d所在平面)，且垂直水平面。使金屬球(a處)距離攝像機幾百米到幾公里，高度為幾百米，并且落在兩個攝像機的成像區(qū)域里。金屬球可以由氣球或其他飛行平臺攜帶。
假定相機1(b)和相機2(c)焦距相同，而且兩個相機成像平面與x軸、z軸所在平面平行，相機1和相機2之間距離b(圖1中的bc)，焦距為f。從相機照片上可以讀出金屬球在照片1坐標系中坐標值(x1,y1,z1),金屬球在照片2坐標系中坐標值(x2,y2,z2)。那么根據(jù)圖1所示金屬球和相機的幾何關系和攝影測量學原理就可以計算出金屬球的x、y、z坐標值。
測量原理：設金屬球a在攝影站點d-xyz坐標系中的坐標為(x,y,z)，點a在相機1坐標系s1-u1v1w1和相機2坐標系s2-u2v2w2中的坐標分別為(u1,v1,w1)及(u2,v2,w2)，a點相應的像點a1和a2的像空間坐標為(x1,y1,-f)及(x2,y2,-f)，(f是像機焦距)，像點的像空間輔助坐標為(u1,v1,w1)及(u2,v2,w2)，則有：
式中的r1、r2為相機1和2像片的旋轉矩陣。定義攝影基線b的三個分量為bu、bv、bw：
可以通過雙軸高精度傾角器(準確度為0.01°)，測量出相機2相對相機1的旋轉矩陣r2，以及基線b的三個分量bu、bv、bw。
再根據(jù)攝影站點、像點、目標點三點共線，可得出左右像點的投影系數(shù)n1、n2：
聯(lián)合可求解出：
則點a在s1-u1v1w1中的坐標(u1,v1,w1)；和在s2-u2v2w2中的坐標(u2,v2,w2)為：
以相機1作為原點可以得到點a的三維坐標為：
(2)定位處理系統(tǒng)
定位處理系統(tǒng)由攝像機1、攝像機2和計算機構成。攝像機1和攝像機2同時獲取金屬球的圖像，傳送到計算機。計算機對兩幅同時刻圖像進行攝影測量學處理，得到金屬球的三維坐標(x、y、z)。
本發(fā)明工作步驟：
(1)架設攝像機，保證兩個攝像機在同一高度的一條直線上，相距幾十米(如50米)，攝像機成像平面在同一平面上，且垂直水平面。
(2)調整兩個攝像機的時鐘，使兩個攝像機時鐘一致(差別小于0.1秒)?；蛘邷y出兩個攝像機時鐘差。
(3)將金屬球用氣球或其他飛行平臺攜帶升空，保證金屬球距離攝像機幾百米到幾公里，高度為幾百米，并且落在兩個攝像機的成像區(qū)域里。
(4)啟動兩個攝像機拍攝金屬球，并啟動天氣雷達獲取金屬球信號。
(5)利用兩個攝像機同時間圖片，用攝影測量學原理，計算金屬球位置(x、y、z)以及相對雷達的方位、仰角、距離和金屬球移動速度。
(6)利用雷達信號，計算對應金屬球的反射率因子、方位、仰角、距離。
(7)比較雷達信號，計算的方位、仰角、距離與攝影測量學得到的方位、仰角、距離。
(8)比較雷達得到反射率因子與金屬球計算得到的發(fā)射率因子。
(9)比較雷達得到的徑向速度與攝影測量學測得的金屬球速度在雷達探測電磁波發(fā)射方向的投影。