一種寬雷達(dá)波束下高山地測(cè)高方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及SAR雷達(dá)測(cè)高技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種寬雷達(dá)波束下高山地測(cè)高方法。
【背景技術(shù)】
[0002]SAR是一種全天時(shí)、全天候、高分辨力的成像雷達(dá)，可應(yīng)用于彈載、機(jī)載的匹配導(dǎo)航，匹配導(dǎo)航采用幾何較正后的SAR圖像，而決定圖像幾何較正精度的關(guān)鍵參數(shù)是雷達(dá)高度參數(shù)。
[0003]當(dāng)測(cè)高區(qū)域?yàn)槠教咕鶆騾^(qū)域時(shí)，測(cè)高算法采用重心偏離法(0C0G)來(lái)獲得高精度測(cè)量值，其基本思想是將跟蹤窗內(nèi)回波幅度的時(shí)域分布值重新映射成一個(gè)等效矩形回波，原回波的重心即可認(rèn)為是矩形回波的重心，矩形回波的前沿與原回波中總體呈上升趨勢(shì)的前沿部分相對(duì)應(yīng)，通過(guò)跟蹤該矩形前沿位置的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)高。然而，在高山地地區(qū)，由于地形的起伏大，回波能量分布具有前沿變緩、分布展寬、回波能量分布與具體地形相關(guān)性大的特點(diǎn)，重心偏離法(0C0G)模型已無(wú)法適用，測(cè)高精度無(wú)法滿(mǎn)足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種在高山地、雷達(dá)寬波束條件下，確保雷達(dá)高度值測(cè)量精度高的寬雷達(dá)波束下高山地測(cè)高方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種寬雷達(dá)波束下高山地測(cè)高方法，該方法包括下列順序的步驟:
(1)假設(shè)在理想平坦條件下，初步求得回波能量PreEchoSum及回波有效范圍中心位置PreEchoCenter ；
(2)計(jì)算檢測(cè)回波分布的門(mén)限EchoSwitch；
(3)計(jì)算檢測(cè)回波分布的范圍；
(4)計(jì)算檢測(cè)回波分布的開(kāi)始中心位置DetectCenter；
(5)求回波分布的起始位置DetectStart；
(6)求回波分布的結(jié)束位置DetectEnd;
(7)計(jì)算高度值。
[0006]所述步驟(1)中回波能量PreEchoSum及回波有效范圍中心位置PreEchoCenter的計(jì)算方法如下:
a)根據(jù)雷達(dá)慣導(dǎo)高度和波束寬度計(jì)算覆蓋范圍窗經(jīng)采樣量化后的點(diǎn)數(shù)WinLen: WinLen = 2X (ceil (0.5XHigh_insX (cos (beamwidth) -1) /Runit))
其中，High_ins為慣導(dǎo)輸入的雷達(dá)高度，beamwidth為波束寬度，Runit為雷達(dá)采樣率對(duì)應(yīng)距離單元長(zhǎng)度；
b)以WinLen為窗寬在整個(gè)距離線(xiàn)上滑動(dòng)，計(jì)算窗內(nèi)能量和，獲得窗內(nèi)能量和序列；
c)窗內(nèi)能量和序列的最大值為初步求得的回波能量和PreEchoSum，窗內(nèi)能量和序列最大值位置的索引為初步求得的回波有效范圍中心位置PreEchoCenter。
[0007]所述步驟(2)中檢測(cè)回波分布的門(mén)限EchoSwitch的計(jì)算公式如下:
檢測(cè)回波分布的門(mén)限 EchoSwitch = (PreEchoSum/ffinLen) X 0.4 ；
其中，PreEchoSum為初步求得的回波能量和，WinLen為波束覆蓋范圍經(jīng)采樣量化后的點(diǎn)數(shù)。
[0008]所述步驟(3)中檢測(cè)回波分布的范圍的計(jì)算公式如下:
回波分布的范圍=[PreEchoCenter-6XWinLen PreEchoCenter+6XWinLen]；
其中，PreEchoCenter為初步求得的回波有效范圍中心位置，WinLen為波束覆蓋范圍經(jīng)采樣量化后的點(diǎn)數(shù)。
[0009]所述步驟(4)中檢測(cè)回波分布的開(kāi)始中心位置DetectCenter的計(jì)算方法如下:
a)以初步求得的回波有效范圍中心位置PreEchoCenter為中心，在以波束覆蓋范圍經(jīng)采樣量化后的點(diǎn)數(shù)WinLen為寬度的小窗內(nèi)求回波最大值；
b)回波最大值的索引位置為檢測(cè)回波分布的開(kāi)始中心位置DetectCenter。
[0010]所述步驟(5)中回波分布的起始位置DetectStart的計(jì)算方法為:以檢測(cè)回波分布的開(kāi)始中心位置DetectCenter為中心，向近距離移動(dòng)，當(dāng)回波出現(xiàn)連續(xù)8個(gè)未過(guò)門(mén)限信號(hào)后退出，并記錄當(dāng)前位置為回波分布的起始位置DetectStart。
[0011]所述步驟￠)回波分布的結(jié)束位置DetectEnd的計(jì)算方法為:以檢測(cè)回波分布的開(kāi)始中心位置DetectCenter為中心，向遠(yuǎn)距離移動(dòng)，當(dāng)回波出現(xiàn)連續(xù)8個(gè)未過(guò)門(mén)限信號(hào)后退出，并記錄當(dāng)前位置為回波分布的結(jié)束位置DetectEnd。
[0012]所述步驟(7)中高度值的計(jì)算方法如下:
a)計(jì)算高度值對(duì)應(yīng)索引號(hào)Highlndex
Highlndex = (DetectStart+DetectEnd)/2.0-ffinLen/2 ；
其中，DetectStart為回波分布的起始位置，DetectEnd為回波分布的結(jié)束位置；
b)計(jì)算高度值
高度值=采樣起始距離+HighIndexX距離采樣單元大?。?br> 其中，采樣起始距離為開(kāi)窗的起始距離，距離采樣單元為雷達(dá)采樣率對(duì)應(yīng)的距離單元長(zhǎng)度。
[0013]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:第一，本發(fā)明解決了高山地、雷達(dá)寬波束條件下，引起的回波前沿變緩、分布展寬，能量分布與平坦模型的不同問(wèn)題；第二，通過(guò)采用回波能量分布的范圍代替回波幅度來(lái)估計(jì)矩形的前沿，進(jìn)而得到雷達(dá)高度，雷達(dá)高度值測(cè)量精度高；第三，通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)分析，本發(fā)明介紹的高度估計(jì)方法較常規(guī)的重心偏離法(0C0G)誤差均值從10.6591米提高到-0.3012米，均方根誤差從41.3402提高到14.9751，雷達(dá)高度值測(cè)量精度高明顯提高。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
圖2為實(shí)際飛行效果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示，一種寬雷達(dá)波束下高山地測(cè)高方法，該方法包括下列順序的步驟: (1)假設(shè)在理想平坦條件下，初步求得回波能量PreEchoSum及回波有效范圍中心位置PreEchoCenter ；
(2)計(jì)算檢測(cè)回波分布的門(mén)限EchoSwitch；
(3)計(jì)算檢測(cè)回波分布的范圍；
(4)計(jì)算檢測(cè)回波分布的開(kāi)始中心位置DetectCenter；
(5)求回波分布的起始位置DetectStart；
(6)求回波分布的結(jié)束位置DetectEnd;
(7)計(jì)算高度值。
[0016]所述步驟(1)中回波能量PreEchoSum及回波有效范圍中心位置PreEchoCenter的計(jì)算方法如下:
a)根據(jù)雷達(dá)慣導(dǎo)高度和波束寬度計(jì)算覆蓋范圍窗經(jīng)采樣量化后的點(diǎn)數(shù)WinLen:WinLen = 2X (ceil (0.5XHigh_insX (cos (beamwidth) -1) /Runit))
其中，High_ins為慣導(dǎo)輸入的雷達(dá)高度，beamwidth為波束寬度，Runit為雷達(dá)采樣率對(duì)應(yīng)距離單元長(zhǎng)度；
b)以WinLen為窗寬在整個(gè)距離線(xiàn)上滑動(dòng)，計(jì)算窗內(nèi)能量和，即求和，獲得窗內(nèi)能量和序列；雷達(dá)每收到一組回波就是一條距離線(xiàn)，收到的時(shí)間延時(shí)對(duì)應(yīng)距離遠(yuǎn)近；
c)窗內(nèi)能量和序列的最大值為初步求得的回波能量和PreEchoSum，窗內(nèi)能量和序列最大值位置的索引為初步求得的回波有效范圍中心位置PreEchoCenter。
[0017]所述步驟(2)中檢測(cè)回波分布的門(mén)限EchoSwitch的計(jì)算公式如下:
檢測(cè)回波分布的門(mén)限 EchoSwitch = (PreEchoSum/ffinLen) X 0.4 ；
其中，PreEcho