可消除地面高程误差的星载SAR图像目标定位方法

摘要

本发明公开了一种可消除地面高程误差的星载SAR图像目标定位方法，其步骤如下：(1)、获取所需的星历参数；(2)、分别计算目标斜距参数、获取多普勒参数、计算卫星的状态矢量；(3)、将步骤(2)中的斜距参数、多普勒参数以及卫星的状态矢量分别代入上述目标定位方程组，解该方程组求得地面目标位置；(4)、由步骤(3)解出的x，y，z坐标为惯性坐标系下的坐标，通过坐标变换，变换到地心旋转坐标系xc，yc，zc，然后再转换成地心经纬度Lc，δc，地心经纬度再转换为地理经纬度lon，lat。该方法由于目标定位方程组不含有地球模型方程，进而消除了由于地面高程误差所导致的定位误差，还可避免距离-多普勒(R-D)定位方程组求解困难的问题，有利于地面目标定位的实时处理。

主权项

一种可消除地面高程误差的星载SAR图像目标定位方法，其特征是，首先通过同一个星载SAR获取在同一个轨道上两个不同的位置对同一地面目标所生成的图像；然后，从得到同一地面目标的两幅图像，分别在地心直角坐标系中得到第一、二斜距方程和第一、二多普勒频率方程，由上述两个斜距方程和两个多普勒频率方程组成的原目标定位四联方程组，如式(1)： R 1 = ( R sx 1 - x ) 2 + ( R sy 1 - y ) 2 + ( R sz 1 - z ) 2 R 2 = ( R sx 2 - x ) 2 + ( R sy 2 - y ) 2 + ( R sz 2 - z ) 2 f D 1 = 2 λ R 1 ( V s 1 - V t ) ( R s 1 - R t ) f D 2 = 2 λ R 2 ( V s 2 - V t ) ( R s 2 - R t ) - - - ( 1 ) 其中，Rs1＝(Rsx1，Rsy1，Rsz1)是在位置A处星载SAR天线相位中心的位置矢量；Vs1＝(Vsx1，Vsy1，Vsz1)是卫星在位置A处的速度矢量；Rs2＝(Rsx2，Rsy2，Rsz2)是在位置B处星载SAR天线相位中心的位置矢量；Vs2＝(Vsx2，Vsy2，Vsz2)是卫星在位置B处的速度矢量；Rt＝(x，y，z)为地面目标T的位置矢量；Vt为地面目标T的速度矢量；λ为星载SAR的工作波长，其次，将上述原目标定位四联方程组转换成由两个斜距方程和一个多普勒频率方程组成的目标定位方程组，如式(2) R 1 = ( R sx 1 - x ) 2 + ( R sy 1 - y ) 2 + ( R sz 1 - z ) 2 R 2 = ( R sx 2 - x ) 2 + ( R sy 2 - y ) 2 + ( R sz 2 - z ) 2 f S = 2 λ R 1 ( V s 1 - V t ) ( R s 1 - R t ) - - - ( 2 ) 最后，求解上述式(2)可解得地面目标的坐标位置，该目标定位方程组不含地球模型方程，进而可以消除由于地面高程误差造成的定位误差，其具体操作步骤如下：(1)、获取所需的星历参数通过同一个星载SAR获取在同一个轨道上两个不同的位置对同一地面目标所生成的第一、第二SAR图像，依照星载SAR图像数据产品说明书，对第一、第二SAR图像文件进行读取，分别获取所需的星历参数，它包括偏心率e、半长轴a、升交点赤径Ω、近地点幅角ω、轨道倾角i，波前斜距R0、信号采样率fs、脉冲重复频率prf、过近地点时刻τ、光速c、格林威治时角HG；(2)、分别计算目标斜距参数、获取多普勒参数、计算卫星的状态矢量，其具体如下：(2‑1)、依照星载SAR图像数据产品说明书，读入上述两幅星载SAR图像数据，分别计算两幅图像中包含的同一目标所对应的斜距参数；(2‑2)、获取多普勒参数依照星载SAR图像数据产品说明书，读入星载SAR图像数据，利用SAR图像数据产品辅助数据得到多普勒参数；(2‑3)、分别计算卫星的状态矢量在飞行轨道上的一小弧段，分别对第一、第二SAR图像选择如下四个参数，用该四个参数描述这一段轨道，四个轨道参数为：半长轴a，升交点赤径Ω，轨道倾角i，近地点幅角ω，利用上述四个轨道参数与卫星的状态矢量相互换算关系，分别计算状态矢量；(3)、将上述步骤(2)中的斜距参数，多普勒参数以及卫星的状态矢量分别代入上述目标定位方程组，解该方程组求得地面目标的位置；(4)、由步骤(3)解出的x，y，z坐标为惯性坐标系下的坐标，通过坐标变换，变换到地心旋转坐标系xc，yc，zc，然后再转换成地心经度Lc和地心纬度δc，地心经纬度再转换为地理经度lon地理纬度lat。