【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及sar雷达信号处理，具体涉及一种目标高度已知的sar动目标一维测角定位方法。
技术介绍
1、合成孔径雷达(synthetic aperture radar，sar)具有远距离、高分辨、全天候等特点，广泛应用于军事侦察与制导。sar图像中感兴趣目标的三维空间位置信息是sar图像应用的重要参数。
2、对于静止目标，目标位置信息可以通过距离多普勒值与雷达平台和目标之间的空间几何关系进行换算。对于运动目标，目标速度会引起附加的多普勒偏移且目标速度未知，仍采用静止目标的定位方法对运动目标进行定位存在很大的定位偏差，因此可以采用和差测角技术对运动目标进行测角定位。
3、传统和差测角定位方法通过方位向和俯仰向两维测角结果、目标斜距和坐标转换实现目标三维空间定位。然而，两维测角定位方法对硬件系统要求较高，要求系统在方位和俯仰两个维度都进行子阵划分与波束合成，同时信号处理需要完成至少3个通道数据的sar成像。考虑到平台与目标的高度信息没有用于两维测角定位过程，且某些情况下目标高度信息较容易获取。为此，提出一种目标高度已知的sar动目标一维测角定位方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何实现目标高度已知情况下sar动目标的一维测角定位工作，提供了一种目标高度已知的sar动目标一维测角定位方法，该方法基于sar图像和通道与方位差通道两个通道的距离多普勒复数据，通过比幅测角、坐标变换以及方程组求解完成目标的三维空间定位。
2、本专利
3、s1：目标像元一维测角
4、基于和-方位差两通道复图像数据，采用差-和比幅测角方法完成目标像元的方位维测角；
5、s2：天线系下目标z向坐标计算
6、根据天线波束中心指向角和步骤s1的方位维测角结果计算天线系下目标方位向视线角，并通过目标方位向视线角与目标斜距计算目标在天线系下的z向坐标；
7、s3：列方程组求解辅助系下目标矢量
8、根据天线系下目标z向坐标、辅助系下平台与目标相对高度、目标斜距以及辅助系到天线系的坐标变换矩阵列方程组求解辅助系下目标矢量坐标；
9、s4：辅助系下目标矢量有效性判断
10、根据辅助系下目标矢量坐标和坐标转换关系，将目标矢量转换到天线系下并计算目标俯仰视线角偏差，通过目标俯仰视线角偏差是否小于半波束宽度判断目标矢量坐标是否有效；
11、s5：目标系下目标三维坐标计算
12、当存在有效目标矢量，根据辅助系下目标矢量坐标与目标系平台位置，求解出目标系下目标三维坐标。
13、更进一步地，在所述步骤s1～s5中，天线系即天线坐标系，目标系即目标坐标系，辅助系即辅助坐标系；其中，天线系以天线阵面中心为原点oa，oaxa与天线阵面的法线方向一致，oaya在天线阵面内指向上，oa-xayaza构成右手直角坐标系，目标系以成像区域内指定点为原点，otxt轴在成像水平面内指向北，otyt轴沿指定点地垂线向上，ot-xtytzt为右手直角坐标系，辅助系是目标系的平移，将目标系原点平移到成像时刻平台正下方目标高度平面上，osxs轴在目标高度平面内指向北，osys轴沿地垂线向上，os-xsyszs为右手直角坐标系。
14、更进一步地，在所述步骤s1中，具体处理过程如下：
15、s11：计算目标所在像元复图像数据方位差通道与和通道比值的幅度和相位，和通道与方位差通道复数据形式如下：
16、
17、其中，σ、σi和σq分别为和通道像元复数、实部和虚部，δ、δi和δq分别为差通道像元复数、实部和虚部，j为虚数单位；
18、则差和比如下：
19、
20、差和比的幅度和相位分别为：
21、
22、s12：根据差和比幅度与实测的幅度-角度曲线查表插值计算方位测角值，并通过差和比相位的极性判断测角值的极性，得到方位维测角结果φaz。
23、更进一步地，在所述步骤s2中，具体处理过程如下：
24、s21：根据天线波束指向角计算天线系波束中心矢量如下：
25、
26、其中，a为天线系下波束中心矢量，ax、ay、az为矢量a的三向坐标，α和β分别为天线波束方位指向角和俯仰指向角；
27、s22：根据几何关系计算天线系波束中心视线角如下：
28、
29、其中，和分别为波束中心方位向视线角和俯仰向视线角，方位向视线角和俯仰向视线角几何定义分别为视线与oa-yaxa和oa-zaxa的夹角；
30、s23：根据目标方位测角结果和波束中心视线角计算目标方位向视线角
31、
32、s24：根据目标方位向视线角和目标斜距rt计算目标在天线系下的z向坐标atz：
33、
34、更进一步地，在所述步骤s3中，具体处理过程如下：
35、s31：计算辅助系到天线系的坐标变换矩阵m：
36、
37、其中，m0～m8为矩阵m的元素，mst和mat分别为天线安装角转换矩阵和平台姿态角转换矩阵；
38、s32：根据辅助系到天线系转换关系、目标斜距以及目标系下平台相对目标高度信息列方程组，辅助系到天线系转换关系如下：
39、
40、方程组如下：
41、
42、其中，at为目标在天线系下矢量，atx、aty、atz为矢量at的三向坐标，st为目标在辅助系下矢量，stx、sty、stz为矢量st的三向坐标，h为目标系下平台和目标之间的相对高度；m6、m7、m8、atz、rt、h均为已知量；
43、进而将方程组简化为二元二次方程组如下：
44、
45、s33：求解上述二元二次方程组，得到辅助系下目标矢量坐标1和目标矢量坐标2：
46、
47、其中，
48、更进一步地，在所述步骤s4中，具体处理过程如下：
49、s41：根据步骤s3求解所得辅助系目标矢量坐标和辅助系到天线系转换关系计算天线系下目标矢量at_i＝[atx_i aty_i atz_i]t，i＝1,2分别对应目标矢量坐标1和目标矢量坐标2；
50、s42：根据天线系波束中心视线角公式计算天线系下目标俯仰向视线角
51、
52、s43：将目标俯仰向视线角与波束中心俯仰向视线角进行比较，得到目标俯仰视线角偏差
53、
54、s44：根据目标俯仰视线角偏差进行目标矢量有效性判断：若目标在天线波束主瓣范围内，即目标俯仰视线角偏差小于半波束宽度，则判断目标矢量坐标有效，否则为无效。
55、更进一步地，在所述步骤s44中，有效性判断表达式如下：
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种目标高度已知的SAR动目标一维测角定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种目标高度已知的SAR动目标一维测角定位方法，其特征在于，在所述步骤S1～S5中，天线系即天线坐标系，目标系即目标坐标系，辅助系即辅助坐标系；其中，天线系以天线阵面中心为原点oA，oAxA与天线阵面的法线方向一致，oAyA在天线阵面内指向上，oA-xAyAzA构成右手直角坐标系，目标系以成像区域内指定点为原点，oTxT轴在成像水平面内指向北，oTyT轴沿指定点地垂线向上，oT-xTyTzT为右手直角坐标系，辅助系是目标系的平移，将目标系原点平移到成像时刻平台正下方目标高度平面上，oSxS轴在目标高度平面内指向北，oSyS轴沿地垂线向上，oS-xSySzS为右手直角坐标系。
3.根据权利要求2所述的一种目标高度已知的SAR动目标一维测角定位方法，其特征在于，在所述步骤S1中，具体处理过程如下：
4.根据权利要求3所述的一种目标高度已知的SAR动目标一维测角定位方法，其特征在于，在所述步骤S2中，具体处理过程如下：
5.根据权利要求
6.根据权利要求5所述的一种目标高度已知的SAR动目标一维测角定位方法，其特征在于，在所述步骤S4中，具体处理过程如下：
7.根据权利要求6所述的一种目标高度已知的SAR动目标一维测角定位方法，其特征在于，在所述步骤S44中，有效性判断表达式如下：
8.根据权利要求6所述的一种目标高度已知的SAR动目标一维测角定位方法，其特征在于，在所述步骤S5中，目标三维坐标计算公式：
...【技术特征摘要】
1.一种目标高度已知的sar动目标一维测角定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种目标高度已知的sar动目标一维测角定位方法，其特征在于，在所述步骤s1～s5中，天线系即天线坐标系，目标系即目标坐标系，辅助系即辅助坐标系；其中，天线系以天线阵面中心为原点oa，oaxa与天线阵面的法线方向一致，oaya在天线阵面内指向上，oa-xayaza构成右手直角坐标系，目标系以成像区域内指定点为原点，otxt轴在成像水平面内指向北，otyt轴沿指定点地垂线向上，ot-xtytzt为右手直角坐标系，辅助系是目标系的平移，将目标系原点平移到成像时刻平台正下方目标高度平面上，osxs轴在目标高度平面内指向北，osys轴沿地垂线向上，os-xsyszs为右手直角坐标系。
3.根据权利要求2所述的一种目标高度已知的sa...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡虹，刘仍莉，王茹，王金峰，钟雪莲，高超，俞咏江，竺红伟，邓海涛，陈仁元，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。