双侧SAR卫星成像形态仿真、动态仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双侧SAR卫星成像形态仿真、动态仿真方法及系统，先根据给出的SAR卫星的传感器参数判断SAR卫星的具体成像形态种类，具体包括：计算出f(x,y)＝a1+a2

Method and System of Imaging Shape Simulation and Dynamic Simulation for Bilateral SAR Satellites

【技术实现步骤摘要】
双侧SAR卫星成像形态仿真、动态仿真方法及系统
本专利技术涉及航天、地球信息科学技术等学科应用领域，跟具体的说，涉及到一种双侧SAR卫星成像形态仿真、动态仿真方法及系统。
技术介绍
当前在遥感卫星的对地观测应用中，装有SAR传感器的遥感卫星因其全天时、全天候以及具有一定的地表穿透能力等特点，在灾害监测、环境监测、海洋监测、资源勘查、农作物估产、测绘和军事上均得到了广泛应用，也受到了世界各国的重视，因此SAR传感器的成像形态也有待进一步研究与发展。与光学、电子等遥感卫星相比，SAR卫星的传感器形态样式最多也最为复杂，现有技术中也并没有如何对SAR卫星的成像形态仿真方法进行公开，因此如何对SAR卫星的成像形态进行仿真急需进一步地开发与完善。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术SAR卫星的传感器形态多且复杂，SAR卫星的成像形态仿真难以实现的技术缺陷，提供了一种双侧SAR卫星成像形态仿真、动态仿真方法及系统。根据本专利技术的其中一方面，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双侧SAR卫星成像形态仿真方法，包含如下步骤：S1、根据给出的SAR卫星的传感器参数判断SAR卫星的具体成像形态种类，判断方法为：S11、计算出f(x,y)＝a1+a2*x+a3*y+a4*x2+a5*x*x；其中，y值为卫星点到地面点高度，单位取公里，x取值为tan(minimumelevation)时计算f(x,y)所得到的值为f1，x取值为tan(maximumelevation)时计算f(x,y)所得到的值为f2；式中，a1至a5为预设值，a1＝0.1729±5％，a2＝0.7444±5％，a3＝0.0002576±5％，a4＝0.07817±5％，a5＝0.07817±5％；S12、进行下述判断，当tan(forwardexclusion)>＝f2时，双侧Sar卫星成像形态为双扇叶形态，当tan(forwardexclusion)<＝f1时，双侧Sar卫星成像形态为同心圆形态，当f1<tan(forwardexclusion)<f2时，双侧Sar卫星成像形态为理想形态；其中，minimumelevation、maximumelevation分别表示最小高度角和最大高度角，forwardexclusion表示沿轨向角；S2、根据判断得到的双侧SAR卫星成像形态的种类，采用相同种类的图像形态进行模拟。进一步地，在本专利技术的双侧SAR卫星成像形态仿真方法中，步骤S2中，同心圆形态的模拟包括如下步骤：S211、分别根据minimumelevation和maximumelevation来确定内、外两个圆锥的顶部张角；其中，圆锥的顶点为卫星所在位置；S212、将圆锥的高度设为卫星当前高度的k0倍，以使得内、外两个圆锥圆锥会与地球相交；S213、按照顺序渲染地球和内、外两个圆锥，使得内、外两个圆锥被地球球体的遮挡部分不可见而被消除掉，从而得到双侧SAR卫星的三维同心圆形态。进一步地，在本专利技术的双侧SAR卫星成像形态仿真方法中，步骤S2中，双扇叶形态的模拟为两个单侧SAR卫星成像形态模拟，每个单侧SAR卫星成像形态的模拟包括如下步骤：S221、根据最小时钟角和最大时钟角分别计算出内圆和外圆的边界，并在该边界内部分别均匀取出N个点，组成一个2N边形，以此作为扇环；其中N为大于或者等于3的正整数；每个点在卫星观察坐标系中的坐标计算公式如下：对于扇环外圆上的点：x＝h*tan(outerhalfangle)*cos(minclockangle*(N-1-i)/(N-1)+i*maxclockangle/(N-1))；y＝-h*tan(outerhalfangle)*sin(minclockangle*(N-1-i)/(N-1)+i*maxclockangle/(N-1))；对于扇环外圆上的点：x＝h*tan(innerhalfangle)*cos(maxclockangle*(N-1-i)/(N-1)+i*minclockangle/(N-1))；y＝-h*tan(innerhalfangle)*sin(maxclockangle*(N-1-i)/(N-1)+i*minclockangle/(N-1))；其中，h代表卫星离地面的高度*k0，outerhalfangle与innerhalfangle分别代表外圆锥夹角的一半与内圆锥夹角的一半，minclockangle与maxclockangle分别代表最小时钟角与最大时钟角，i＝0、1、....、N-1代表扇环上的点，k0为大于1的常数；其中，对于卫星进行方向的右侧而言：minclockangle取值为forwardexclusion，mxclockangle取值为180-forwardexclusion，对于卫星进行方向的左侧而言，minclockangle取值为-forwardexclusion，maxclockangle取值为forwardexclusion-180；S222、将这个2N点与卫星所在坐标点从卫星观察坐标系变换到地心坐标系，转换后将这2N个点与卫星所在点的连线与地球模型进行求交得到地面点的坐标集合；S223、在求得的地面点坐标集合中将相邻两点分别取出来与卫星所在的坐标点形成三角面；S224、绘制出该些三角面的组合，得到单侧SAR卫星的三维形态仿真。进一步地，在本专利技术的双侧SAR卫星成像形态仿真方法中，步骤S2中，理想形态的模拟包含如下步骤：S231、图像形态在地球上投影形成的底面：包含内部圆锥投影、外部圆锥投影、斜圆锥与外部圆锥交线投影；其中，圆锥的顶点为卫星所在位置，斜圆锥与外部圆锥交线为双曲线；S232、根据得到外部圆锥体，将外部圆锥体在地球上的投影圆进行离散，离散时采用采用2N个点来逼近，N为大于1的正整数；离散点的坐标通过下述公式计算得到：x＝r*cos(i*π/N)，y＝r*sin(i*π/N)；其中，r为投影圆的半径，i为离散点序号，i＝0、1、…、2N-1；S233、当所述2N个点落在(F1、F2)或(G1、G2)中时，使用所述双曲线上的点来代替离散点；其中，离散点位于在(F1、F2)或(G1、G2)中时是指，离散点的横坐标位于F1与F2的横坐标之间或者(G1、G2)横坐标之间。S234、将步骤S232得到的2N个点分别与卫星所在的点相连，得到的直线再分别与地球球面进行求交，则得到2N个地面点，然后将这些地面点按照相邻的顺序依次两两分别与卫星所在的顶点形成三角面，将这些三角面分别渲染出来，再与内部圆锥相组合得到最终的图像形态的三维仿真。进一步地，在本专利技术的双侧SAR卫星成像形态仿真方法中，所述双曲线为：其中，a＝h2/((tan(θ)+tan(α)-tan(θ1))*(tan(θ)+tan(α)-tan(θ1)))，b＝(h2*(-2*(cos(θ)-cos(θ1))-(cos(θ)-cos(θ1))2))/((1+cos(θ)-cos(θ1))2*(tan(α)+tan(θ)-tan(θ1))2-tan2(α)；P1和P2为前后圆锥与外圆锥相交的最高点，P1和P2与底面的投影分别为K1和K2，将卫星前进方向上左右本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双侧SAR卫星成像形态仿真方法，其特征在于，包含如下步骤：S1、根据给出的SAR卫星的传感器参数判断SAR卫星的具体成像形态种类，判断方法为：S11、计算出f(x,y)＝a1+a2*x+a3*y+a4*x

【技术特征摘要】
1.一种双侧SAR卫星成像形态仿真方法，其特征在于，包含如下步骤：S1、根据给出的SAR卫星的传感器参数判断SAR卫星的具体成像形态种类，判断方法为：S11、计算出f(x,y)＝a1+a2*x+a3*y+a4*x2+a5*x*x；其中，y值为卫星点到地面点高度，单位取公里，x取值为tan(minimumelevation)时计算f(x,y)所得到的值为f1，x取值为tan(maximumelevation)时计算f(x,y)所得到的值为f2；式中，a1至a5为预设值，a1＝0.1729±5％，a2＝0.7444±5％，a3＝0.0002576±5％，a4＝0.07817±5％，a5＝0.07817±5％；S12、进行下述判断，当tan(forwardexclusion)>＝f2时，双侧Sar卫星成像形态为双扇叶形态，当tan(forwardexclusion)<＝f1时，双侧Sar卫星成像形态为同心圆形态，当f1<tan(forwardexclusion)<f2时，双侧Sar卫星成像形态为理想形态；其中，minimumelevation、maximumelevation分别表示最小高度角和最大高度角，forwardexclusion表示沿轨向角；S2、根据判断得到的双侧SAR卫星成像形态的种类，采用相同种类的图像形态进行模拟。2.根据权利要求1所述的双侧SAR卫星成像形态仿真方法，其特征在于，步骤S2中，同心圆形态的模拟包括如下步骤：S211、分别根据minimumelevation和maximumelevation来确定内、外两个圆锥的顶部张角；其中，圆锥的顶点为卫星所在位置；S212、将圆锥的高度设为卫星当前高度的k0倍，以使得内、外两个圆锥圆锥会与地球相交，k0为大于1的常数；S213、按照顺序渲染地球和内、外两个圆锥，使得内、外两个圆锥被地球球体的遮挡部分不可见而被消除掉，从而得到双侧SAR卫星的三维同心圆形态。3.根据权利要求1所述的双侧SAR卫星成像形态仿真方法，其特征在于，步骤S2中，双扇叶形态的模拟为两个单侧SAR卫星成像形态模拟，每个单侧SAR卫星成像形态的模拟包括如下步骤：S221、根据最小时钟角和最大时钟角分别计算出内圆和外圆的边界，并在该边界内部分别均匀取出N个点，组成一个2N边形，以此作为扇环；其中N为大于或者等于3的正整数；每个点在卫星观察坐标系中的坐标计算公式如下：对于扇环外圆上的点：x＝h*tan(outerhalfangle)*cos(minclockangle*(N-1-i)/(N-1)+i*maxclockangle/(N-1))；y＝-h*tan(outerhalfangle)*sin(minclockangle*(N-1-i)/(N-1)+i*maxclockangle/(N-1))；对于扇环外圆上的点：x＝h*tan(innerhalfangle)*cos(maxclockangle*(N-1-i)/(N-1)+i*minclockangle/(N-1))；y＝-h*tan(innerhalfangle)*sin(maxclockangle*(N-1-i)/(N-1)+i*minclockangle/(N-1))；其中，h代表卫星离地面的高度*k0，outerhalfangle与innerhalfangle分别代表外圆锥夹角的一半与内圆锥夹角的一半，minclockangle与maxclockangle分别代表最小时钟角与最大时钟角，i＝0、1、….、N-1代表扇环上的点，k0为大于1的常数；其中，对于卫星进行方向的右侧而言：minclockangle取值为forwardexclusion，mxclockangle取值为，对于卫星进行方向的左侧而言，minclockangle取值为-forwardexclusion，maxclockangle取值为forwardexclusion-180；S222、将这2N个点与卫星所在坐标点从卫星观察坐标系变换到地心坐标系，转换后将这2N个点与卫星所在点的连线与地球模型进行求交得到地面点的坐标集合；S223、在求得的地面点坐标集合中将相邻两点分别取出来与...

【专利技术属性】
技术研发人员：余翔宇，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42