星载SAR-GMTI运动目标几何定位方法技术

本发明专利技术提供一种星载SAR

【技术实现步骤摘要】
星载SAR
‑
GMTI运动目标几何定位方法


[0001]本专利技术涉及合成孔径雷达信号处理
，尤其涉及一种星载SAR
‑
GMTI运动目标几何定位方法。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达地面运动目标检测（Synthetic Aperture Radar
‑ꢀ
Ground Moving Target Indication，SAR
‑
GMTI）采用方位多通道技术，可以获得沿方位分布的多个天线相位中心的等效单通道回波数据，将单通道的回波数据单独成像后，对各个通道图像数据进行相位补偿和相干叠加，可以消除地面静止场景的回波，得到地面运动目标位置和速度信息。星载SAR
‑
GMTI利用全球性、全天时、全天候等探测优点，可以实现重点区域运动目标探测和态势感知，是星载SAR发展的一个新的方向。
[0003]在面向实际应用时，使用者一般需要的是经过几何校正和地图投影后的地理坐标系下的位置和速度。在机载SAR中，斜距平面到地距平面投影关系相对直观和简单，根据地面入射角就可以将斜距平面内的位置和速度投影到地理坐标系下，得到地理坐标系下的大地经度、大地纬度、速度大小和方向。在星载SAR中，受到地表曲率和轨道弯曲的影响，斜距平面和地距平面的转换关系相对复杂，需要进行几何定位。现有的星载SAR静止场景几何定位方法有两种，一种可以利用距离
‑
多普勒定位方程直接计算像点坐标和大地坐标（经度、纬度、高程）之间的对应关系，另一种可以利用有理多项式（RPC）模型间接拟合像点坐标和大地坐标（经度、纬度、高程）之间的多项式关系。然而，这些方法无法建立速度的投影关系，不适于星载SAR
‑
GMTI运动目标几何定位，公开技术中也没有进一步给出针对星载SAR
‑
GMTI运动目标的几何定位的方法。

技术实现思路

[0004]鉴于上述技术问题，本专利技术一方面提供一种星载SAR
‑
GMTI运动目标几何定位方法，包括：获取当前时刻运动目标的第一方位像点坐标、第一距离像点坐标、径向速度和方位向速度；根据第一方位像点坐标和径向速度计算重定位后的第二方位像点坐标；根据第一距离像点坐标和第二方位像点坐标计算运动目标的第一大地坐标；根据第二方位像点坐标、第一距离像点坐标、径向速度和方位向速度获取运动目标经过预设时间后的第三方位像点坐标和第二距离像点坐标；根据第二距离像点坐标和第三方位像点坐标计算运动目标的第二大地坐标；根据第一大地坐标和第二大地坐标之间的相对位置矢量计算运动目标的速度矢量。
[0005]进一步地，根据第一方位像点坐标和径向速度计算重定位后的第二方位像点坐标，具体包括：根据星载SAR
‑
GMTI的产品文件计算运动目标所在距离单元的多普勒调频率；根据径向速度计算运动目标的多普勒中心频率偏置；基于上述多普勒调频率和多普勒中心频率偏置对第一方位像点坐标进行重定位，得到第二方位像点坐标。
[0006]进一步地，基于上述多普勒调频率和多普勒中心频率偏置对第一方位像点坐标进
行重定位，具体包括：根据对第一方位像点坐标进行重定位，其中，d
line
为第二方位像点坐标，d
line0
为第一方位像点坐标，
△
f
dc
为多普勒中心频率偏置，K
a
为多普勒调频率，PRF为星载SAR的脉冲重复频率。
[0007]进一步地，第一大地坐标包括第一经度、第一纬度和第一高程，根据第一距离像点坐标和第二方位像点坐标计算运动目标的第一大地坐标，具体包括：提取有理多项式模型对应的文件中的模型参数，其中，模型参数包括方位坐标归一化偏置、距离坐标归一化偏置、经度归一化偏置、纬度归一化偏置、方位坐标归一化尺度、距离坐标归一化尺度、经度归一化尺度和纬度归一化尺度；根据方位坐标归一化偏置、方位坐标归一化尺度和第二方位像点坐标计算运动目标的归一化方位像点坐标，根据距离坐标归一化偏置、距离坐标归一化尺度和距离像点坐标计算运动目标的归一化距离像点坐标；根据归一化方位像点坐标和归一化距离像点坐标计算运动目标在大地坐标系下的归一化经度和归一化纬度；根据经度归一化偏置、经度归一化尺度和归一化经度计算第一经度，根据纬度归一化偏置、纬度归一化尺度和归一化纬度计算第一纬度，根据第一经度和第一纬度从数字高程模型中提取运动目标的第一高程。
[0008]进一步地，根据计算第一经度D
lon1
，其中，L为归一化经度，Offset
lon
为经度归一化偏置、Scale
lon
为经度归一化尺度；根据计算第一纬度D
lat1
，其中，P为归一化纬度，Offset
lat
为纬度归一化偏置、Scale
lat
为纬度归一化尺度。
[0009]进一步地，根据第二方位像点坐标、第一距离像点坐标、径向速度和方位向速度获取运动目标经过预设时间后的第三方位像点坐标和第二距离像点坐标，具体包括：获取星载SAR的脉冲重复频率和信号采样频率、光速和运动目标所在距离单元的等效速度；根据脉冲重复频率、等效速度、第二方位像点坐标和方位向速度计算第三方位像点坐标；根据信号采样频率、光速、距离像点坐标和径向速度计算第二距离像点坐标。
[0010]进一步地，第一大地坐标包括第一经度、第一纬度和第一高程，第二大地坐标包括第二经度、第二纬度和第二高程；根据第一大地坐标和第二大地坐标之间的相对位置矢量计算运动目标的速度矢量，具体包括：获取大地坐标系下，地球椭球模型的长半轴和短半轴；根据第一纬度、第一高程、长半轴和短半轴计算第一地心距；根据第二纬度、第二高程、长半轴和短半轴计算第二地心距；根据第一地心距、第一经度、第一纬度计算运动目标在大地坐标系下的第一直角坐标；根据第二地心距、第二经度、第二纬度计算运动目标在大地坐标系下的第二直角坐标；根据第一直角坐标和第二直角坐标计算相对位置矢量；将相对位
置矢量从大地坐标系转换到北东天坐标系，得到运动目标在北东天坐标系下的速度大小和速度方向。
[0011]进一步地，根据计算第一地心距R
e1
；根据计算第二地心距R
e2
；其中，D
lat1
为第一纬度，D
lat2
为第二纬度，H
lat1
为第一高程，H
lat2
为第二高程，E
a
为长半轴，E
b
为短半轴。
[0012]进一步地，根据计算第一直角坐标[X1,Y1,Z1]；根据计算第二直角坐标[X2,Y2,Z2]；其中，D
lon1
为第一经度，D
lon2
为第二经度。
[0013]进一步地，根据计算运动目标在北东天坐标系下的速度大小V
value
；根据计算运动目标在北东本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载SAR
‑
GMTI运动目标几何定位方法，其特征在于，包括：获取当前时刻运动目标的第一方位像点坐标、第一距离像点坐标、径向速度和方位向速度；根据所述第一方位像点坐标和所述径向速度计算重定位后的第二方位像点坐标；根据第一距离像点坐标和所述第二方位像点坐标计算所述运动目标的第一大地坐标；根据所述第二方位像点坐标、所述第一距离像点坐标、径向速度和方位向速度获取所述运动目标经过预设时间后的第三方位像点坐标和第二距离像点坐标；根据所述第三方位像点坐标和所述第二距离像点坐标计算所述运动目标的第二大地坐标；根据所述第一大地坐标和所述第二大地坐标之间的相对位置矢量计算所述运动目标的速度矢量。2.根据权利要求1所述的星载SAR
‑
GMTI运动目标几何定位方法，其特征在于，所述根据所述第一方位像点坐标和所述径向速度计算重定位后的第二方位像点坐标，具体包括：根据星载SAR
‑
GMTI的产品文件计算所述运动目标所在距离单元的多普勒调频率；根据所述径向速度计算所述运动目标的多普勒中心频率偏置；基于所述多普勒调频率和多普勒中心频率偏置对所述第一方位像点坐标进行重定位，得到所述第二方位像点坐标。3.根据权利要求2所述的星载SAR
‑
GMTI运动目标几何定位方法，其特征在于，所述基于上述多普勒调频率和多普勒中心频率偏置对所述第一方位像点坐标进行重定位，具体包括：根据对所述第一方位像点坐标进行重定位，其中，d
line
为所述第二方位像点坐标，d
line0
为所述第一方位像点坐标，
△
f
dc
为所述多普勒中心频率偏置，K
a
为所述多普勒调频率，PRF为星载SAR的脉冲重复频率。4.根据权利要求1所述的星载SAR
‑
GMTI运动目标几何定位方法，其特征在于，所述第一大地坐标包括第一经度、第一纬度和第一高程，所述根据第一距离像点坐标和所述第二方位像点坐标计算所述运动目标的第一大地坐标，具体包括：提取有理多项式模型对应的文件中的模型参数，其中，所述模型参数包括方位坐标归一化偏置、距离坐标归一化偏置、经度归一化偏置、纬度度归一化偏置、方位坐标归一化尺度、距离坐标归一化尺度、经度归一化尺度和纬度归一化尺度；根据所述方位坐标归一化偏置、所述方位坐标归一化尺度和所述第二方位像点坐标计算所述运动目标的归一化方位像点坐标，根据所述距离坐标归一化偏置、所述距离坐标归一化尺度和所述距离像点坐标计算所述运动目标的归一化距离像点坐标；根据所述归一化方位像点坐标和所述归一化距离像点坐标计算所述运动目标在大地坐标系下的归一化经度和归一化纬度；根据所述经度归一化偏置、所述经度归一化尺度和所述归一化经度计算所述第一经
度，根据所述纬度归一化偏置、所述纬度归一化尺度和所述归一化纬度计算所述第一纬度，根据所述第一经度和第一纬度从数字高程模型中提取所述运动目标的第一高程。5.根据权利要求4所述的星载SAR
‑
GMTI运动目标几何定位方法，其特征在于，根据计算所述第一经度D
lon1
，其中，L为所述归一化经度，Offset
lon
为所述经度归一化偏置、Scale
lon
为所述经度归一化尺度；根据计算所述第一纬度D
lat1
，其中，P为所述归一化纬度，Offset
lat
为所述纬度...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽佳，胡玉新，孟大地，商明样，韩冰，段霁桐，王晓晨，仲利华，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：