CN105242252B - 基于图像匹配的下降轨聚束sar雷达定位方法 - Google Patents

基于图像匹配的下降轨聚束sar雷达定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法，其思路为：以地面点目标为原点，并基于SAR雷达的下降轨建立北天东坐标系下弹体定位的几何构型，依次得到地面点目标在成像平面的SAR成像平面图像和SAR雷达的实际位置A，再利用成像平面与地平面之间的几何失真校正映射函数，得到SAR成像匹配图，然后通过图像匹配算法，得到P个匹配点，根据该P个匹配点，得到SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵，并利用所述仿射变换矩阵，构建欧拉四面体，再根据设定的SAR雷达的采样频率及距离单元数，得到SAR雷达分别到地面点目标T、设定的参考点C及第p个匹配点Pp的距离，计算得到SAR雷达的实际位置A的坐标值。

Description

基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法
技术领域
本发明属于雷达图像目标定位技术领域，特别涉及一种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法，适用于为弹体修偏提供准确的位置信息。
背景技术
导弹在末制导阶段因惯导误差导致导弹弹体的实际位置和惯导指示位置存在较大偏差，影响了导弹导引头对目标的准确定位，无法满足传统的光学导弹导引头的末段交接班精度要求，降低了导弹的精确打击性能。弹载合成孔径雷达(Synthetic ApertureRadar，SAR)导引头在导弹下降段采用聚束SAR成像模式，通过对目标场景进行高分辨率二维聚焦成像，实时获取目标场景的SAR成像，并和设定的SAR基准图像进行匹配定位，为导弹弹体修偏提供准确的目标场景与导弹弹体位置信息，从而解决光学导弹导引头末端交接班精度不满足要求的问题。
燕英等人在文献“弹载合成孔径雷达成像处理及定位误差分析”中提到基于惯导数据的SAR平台定位方法，该方法利用惯导数据中的斜视角和俯仰角进行SAR平台定位，其方法虽然简单，但国内使用的惯导数据误差普遍较大，导致SAR平台定位精度较低。
李亚超等人在文献“SAR末制导中导弹定位方法及分析”中提到利用导弹在末制导中不同的三个固定目标场景以及有关该三个固定目标场景各自的斜距和地距的已知参数对导弹弹体进行定位；该方法虽然分析了导弹规则飞行和导弹不规则飞行对定位精度的影响，但是该定位方法只适用于SAR平台工作在正侧视条带模式的情况，对于大斜视聚束模式，该方法并不适用。
李亚超等人在“高精度景象匹配下的高速SAR平台定位和测速可行性研究”中提到一种基于景象匹配的斜视SAR平台定位算法，该定位算法通过景象匹配，再利用数字地图高精度配准对斜视SAR平台进行定位与测速；虽然该方法的定位精度较高，但是仍然会受到地面匹配点位置的影响，当配准误差及估计误差确定，或地面匹配点位置较近时，也会使得对斜视SAR平台的定位精度下降。
杨立波等人在“合成孔径雷达景象匹配中制导导弹定位”中建立了基于匹配点距离差和多普勒差的定位模型，该定位模型对于下降轨，弹道倾角不为零，此时下降轨的速度矢量和中心斜距矢量的夹角，与速度矢量和瞬时斜距矢量的夹角不在同一平面上，即不能利用距离差和多普勒差的定位模型进行测角定位。此外，聚束模式下采用极坐标格式算法(Polar Format Algorithm，PFA)进行SAR成像时，得到的斜平面SAR成像为二维波数域图，使得多普勒测角公式不能直接使用，也限制了该方法的应用范围。
发明内容
针对以上现有技术存在的不足，本发明目的在于提出一种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法，该方法基于匹配图与基准图进行景象匹配得到地面点目标信息，并在基准图中重构出以地面点目标为原点的北天东坐标系定位模型，该定位模型基于欧拉四面体几何构型，使得基于欧拉四面体几何构型的定位精度能够得到较好的保证。
为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
一种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，以地面点目标T为原点，并基于SAR雷达的下降轨建立北天东坐标系下弹体定位的几何构型，依次得到地面点目标T在成像平面的SAR成像平面图像和SAR雷达的实际位置点A；
步骤2，利用成像平面与地平面之间的几何失真校正映射函数，将地面点目标T在成像平面的SAR成像平面图像投影到地平面，得到SAR成像匹配图；
步骤3，设定SAR成像基准图，并在该设定的SAR成像基准图中设定参考点C，将SAR成像匹配图和设定的SAR成像基准图进行图像匹配，得到P个匹配点，再根据该P个匹配点，得到SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵；其中，P表示SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图进行匹配的匹配点总个数；
步骤4，在设定的SAR成像基准图中分别选取地面点目标T和设定的参考点C各自对应的位置点，并利用SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵，得到地面点目标T与设定的参考点C在SAR成像匹配图中各自对应的位置点坐标；
然后从P个匹配点中选取第i个匹配点Pi，并利用SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵，构建分别以SAR雷达的实际位置点A、第i个匹配点Pi、地面点目标T和设定的参考点C为顶点的欧拉四面体，进而得到所述欧拉四面体第一底边TPi的长度S1、欧拉四面体第二底边PiC的长度S2、欧拉四面体第三底边CT的长度S3；；其中，i∈{1,2,…,P}，P表示SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图进行匹配的匹配点总个数，TPi表示地面点目标T与第i个匹配点Pi之间的距离，PiC表示第i个匹配点Pi与设定的参考点C之间的距离，CT表示设定的参考点C与地面点目标T之间的距离；
步骤5，分别设定SAR雷达的采样频率和SAR雷达的距离单元数，根据设定的SAR雷达的采样频率及设定的SAR雷达的距离单元数，得到SAR雷达分别到地面点目标T、设定的参考点C和第i个匹配点Pi的距离，再根据所述欧拉四面体第一底边TPi的长度S1、欧拉四面体第二底边PiC的长度S2、欧拉四面体第三底边CT的长度S3，计算得到SAR雷达的实际位置点A的坐标值。
本发明的有益效果：
第一，本发明方法基于欧拉四面体几何构型，通过图像匹配算法得到的高精度仿射变换矩阵和基于图像的雷达测距保证欧拉四面体中各点的位置精度，并利用图像匹配获取地面点目标的高精度相对位置信息和SAR雷达到各点目标的高精度斜距信息，通过构建欧拉四面体几何模型，解算出以地面点目标为原点构建的北天东坐标系下的弹体实际位置信息，使得本发明具备较高的定位精度；
第二，本发明方法只需要单幅匹配图就能够实现高精度定位，不需要多幅图进行数据融合提高精度。同时，本发明方法不依赖惯导数据，因此对惯导精度没有要求，具有较好的应用价值；
第三，本发明方法只需要一个匹配点，且该匹配点可以任意选取，其误差大小不会影响定位精度，能够有效降低图像匹配的要求，进一步提高了北天东坐标系下弹体定位的几何构型的鲁棒性；
第四，本发明方法中北天东坐标系下弹体定位的几何构型中的参考点可以任意选取，也可以不是成像场景中的点，使得本发明方法适用于小场景定位，解决了雷达末制导定位中需要大场景聚束成像的要求；
第五，本发明方法中SAR雷达的实际位置点A的输出是基于地面点目标为原点建立的北天东坐标系下的雷达三维位置，有效减少了坐标转换的步骤，并可以直接传给导弹的控制系统进行弹体位姿调整。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的一种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法的流程示意图；
图2是以地面点目标为原点建立的北天东坐标系下弹体定位几何构型示意图；其中，所述北天东坐标系下弹体定位几何构型为X-Y-Z三维坐标系，A表示SAR雷达的实际位置点，T表示设定的SAR成像基准图中选取的地面点目标，C表示设定的参考点，建立以地面点目标T为原点的北天东坐标系，O表示SAR雷达的实际位置点投影到地面上的位置点，且其坐标为(x,y,0)，设定的SAR成像基准图的中心点坐标为(Δx,Δy,0)，Pi表示从P个匹配点中选取的第i个匹配点，P表示SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图进行匹配的匹配点总个数，F表示O点在Y坐标轴上的投影点，G表示设定的参考点C在X轴上的投影点，H表示设定的参考点C在Y轴上的投影点，OF表示SAR雷达的实际位置点A与Y轴的距离在地面上的投影，CG表示设定的参考点C与X轴之间的距离，E表示CG的延长线与OF的交点。
具体实施方式：
参照图1，是本发明的一种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法的流程示意图，该种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法的流程示意图，包括以下步骤：
步骤1，以地面点目标T为原点，并基于SAR雷达的下降轨建立北天东坐标系下弹体定位的几何构型，依次得到地面点目标T在成像平面的SAR成像平面图像和SAR雷达的实际位置点A。
具体地，参照图2，是以地面点目标T为原点建立的北天东坐标系下弹体定位几何构型示意图；其中，A为SAR雷达的实际位置；通过以地面点目标T为原点的北天东坐标系定位模型可知，建立的以地面点目标T为原点的北天东坐标系是可调整的；为了降低SAR雷达的定位误差，应尽可能地保证SAR雷达与地面点目标T的斜距在地面上的投影，和所述北天东坐标系X轴的夹角尽量小，所述夹角可以为15°左右的小夹角。SAR雷达工作在聚束模式对地面点目标T进行聚焦成像，依次得到地面点目标T在成像平面的SAR成像平面图像和SAR雷达的实际位置A。
步骤2，利用SAR雷达成像算法中成像平面与地平面之间的几何失真校正映射函数，将地面点目标T在成像平面的SAR成像平面图像投影到地平面，得到SAR成像匹配图。
具体地，由于导弹使用SAR雷达得到的SAR成像平面图像在斜平面上，因此为了SAR雷达的实际位置A的定位需要，利用SAR雷达成像算法中成像平面与地平面之间的几何失真校正映射函数，将所述SAR成像平面图像投影到地平面，得到SAR成像匹配图。
步骤3，设定SAR成像基准图，并在该SAR成像基准图中设定参考点C，根据图像匹配算法将SAR成像匹配图和设定的SAR成像基准图进行图像匹配，得到P个匹配点，再根据该P个匹配点，得到SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵；其中，P表示SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图进行匹配的匹配点总个数。
步骤4，在设定的SAR成像基准图中分别选取地面点目标T和设定的参考点C各自对应的位置点，并利用SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵，得到地面点目标T与设定的参考点C在SAR成像匹配图中各自对应的位置点坐标；
然后从P个匹配点中选取第i个匹配点Pi，并利用SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵，构建分别以SAR雷达的实际位置点A、第i个匹配点Pi、地面点目标T和设定的参考点C为顶点的欧拉四面体，进而得到所述欧拉四面体第一底边TPi的长度S1、欧拉四面体第二底边PiC的长度S2、欧拉四面体第三底边CT的长度S3；其中，i∈{1,2,…,P}，P表示SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图进行匹配的匹配点总个数，TPi表示地面点目标T与第i个匹配点Pi之间的连线，PiC表示第i个匹配点Pi与设定的参考点C之间的连线，CT表示设定的参考点C与地面点目标T之间的连线。
具体地，在设定的SAR成像基准图中分别选取地面点目标T和设定的参考点C各自对应的位置点，并利用SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵，分别得到地面点目标T与设定的参考点C在SAR成像匹配图中各自对应的位置点坐标；
然后从P个匹配点中选取第i个匹配点Pi，并利用SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵，构建分别以SAR雷达的实际位置点A、第i个匹配点Pi、地面点目标T和设定的参考点C为顶点的欧拉四面体。
由于第i个匹配点Pi、地面点目标T和设定的参考点C均能在SAR匹配成像图中找到各自对应的位置坐标；因此可以通过所述第i个匹配点Pi、地面点目标T和设定的参考点C分别在SAR成像匹配图中各自对应的位置点坐标，分别得到所述欧拉四面体第一底边TPi的长度S1、欧拉四面体第二底边PiC的长度S2、欧拉四面体第三底边CT的长度S3；其中，i∈{1,2,…,P}，P表示SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图进行匹配的匹配点总个数，TPi表示地面点目标T与第i个匹配点Pi之间的距离，PiC表示第i个匹配点Pi与设定的参考点C之间的距离，CT表示设定的参考点C与地面点目标T之间的距离。
步骤5，分别设定SAR雷达的采样频率和SAR雷达的距离单元数，并根据设定的SAR雷达的采样频率及设定的SAR雷达的距离单元数，得到SAR雷达分别到地面点目标T、设定的参考点C和第i个匹配点Pi的距离，再根据所述欧拉四面体第一底边TPi的长度S1、欧拉四面体第二底边PiC的长度S2、欧拉四面体第三底边CT的长度S3，计算得到SAR雷达的实际位置点A的坐标值。
具体地，在实际应用过程中，SAR雷达的实际位置点A到地面点目标T的距离还需要考虑到地面点的数字高程模型(DEM)。对于下降轨，SAR雷达的波束擦地脚很大，并且在欧拉四面体构型中，SAR雷达的实际位置点A到地面点目标T的距离近似等于基于图像测距得到的距离加上地面点目标T的数字高程模型(DEM)值。
5a)分别设定SAR雷达的采样频率和SAR雷达的距离单元数，并根据设定的SAR雷达的采样频率及设定的SAR雷达的距离单元数，得到SAR雷达分别到地面点目标T、设定的参考点C和第i个匹配点Pi的距离。
具体地，SAR雷达的实际位置点A到地面点目标T的距离为R1、SAR雷达的实际位置点A到设定的参考点C的距离为R2，SAR雷达的实际位置点A到第i个匹配点Pi的距离为R3，其表达式分别为:
其中，DEM1表示设定的参考点C的当地数字高程模型值，DEM2表示第i个匹配点Pi的当地数字高程模型值，DEM3表示地面点目标T的当地数字高程模型值，R1′表示地面点目标T对应的斜距长度，R2′表示设定的参考点C对应的斜距长度，R3′表示第i个匹配点Pi对应的斜距长度。
5b)根据SAR雷达分别到地面点目标T、设定的参考点C和第i个匹配点Pi的距离，以及所述欧拉四面体第一底边TPi的长度S1、欧拉四面体第二底边PiC的长度S2、欧拉四面体第三底边CT的长度S3，计算得到SAR雷达的实际位置点A的坐标值。
具体地，所求SAR雷达的实际位置点A的坐标设为(x,y,h)，
其中，V表示欧拉四面体的体积，S表示欧拉四面体的底面积。
参照图2，是图2是以地面点目标为原点建立的北天东坐标系下弹体定位几何构型示意图，图2中的ATCPp为所述欧拉四面体，通过图2中所述欧拉四面体的几何关系，所述欧拉四面体的体积V的计算公式如下所示：
利用海伦公式，所述欧拉四面体的底面三角形TCPi的面积如下式所示：
其中，R1表示SAR雷达的实际位置点A到地面点目标T的距离，R2表示SAR雷达的实际位置点A到设定的参考点C的距离，R3表示SAR雷达的实际位置点A到第i个匹配点Pi的距离，s表示所述欧拉四面体的底面三角形TCPi的周长的一半，S1表示欧拉四面体第一底边TPi的长度，S2表示欧拉四面体第二底边PiC的长度，S3表示欧拉四面体第三底边CT的长度，则SAR雷达的实际位置点A的高度h可通过所述欧拉四面体的体积公式求得，如下式所示：
然后分别计算SAR雷达的实际位置点A的长度x和SAR雷达的实际位置点A的宽度y。
由图2可知有如下关系：
OT2-OC2-CT2＝(OF2+FT2)-(OE2+EC2)-(CH2+CG2)
对上式展开，可得：
(R1 2-h2)-(R2 2-h2)-S3 2＝(x2+y2)-[(x-Δx)2+(y-Δy)2]-(Δx2+Δy2)
其中，设定的SAR成像基准图的中心点坐标为(Δx,Δy,0)，OT表示SAR雷达的实际位置点A与地面点目标T的距离在地面上的投影，OC表示SAR雷达的实际位置点A与设定的参考点C的距离在地面上的投影，CT表示设定的参考点C到地面点目标T的距离，OF表示SAR雷达的实际位置点A与Y轴的距离在地面上的投影，FT表示SAR雷达的实际位置点A与X轴的距离在地面的投影，CH表示设定的参考点C与Y轴之间的距离，CG表示设定的参考点C与X轴之间的距离，E表示CG的延长线与OF的交点，OE表示清晰化分析过程的第一辅助线，EC表示清晰化分析过程的第二辅助线，h表示SAR雷达的实际位置点A的高度，x表示SAR雷达的实际位置点A的长度，y表示SAR雷达的实际位置点A的宽度，Δx表示设定的SAR成像基准图的中心点的长度，Δy表示设定的SAR成像基准图的中心点的宽度，R1表示SAR雷达的实际位置点A到地面点目标T的距离，R2表示SAR雷达的实际位置点A到设定的参考点C的距离，R3表示SAR雷达的实际位置点A到第i个匹配点Pi的距离。
由上式可得：
其中
u表示为了表述方便而设定的一个变量，R1g表示SAR雷达与地面点目标T的距离在地面上的投影，R2g表示SAR雷达与设定的参考点C的距离在地面上的投影。
由上述公式，得到：
进而得到式解y1和y2，然后读取惯导的弹体低精度位置坐标，粗略确定SAR雷达的实际位置点A的宽度y，即如果x≥y，则y＝min(y1,y2)；如果x<y，y＝max(y1,y2)。
根据勾股定理，得到SAR雷达的实际位置点A坐标的长度x为：
通过上述计算，得到SAR雷达的实际位置点A的坐标值。
特别地，SAR雷达的实际位置点A的坐标值关系式表明了SAR雷达的实际位置点A的坐标与设定的SAR成像基准图的中心点之间是有函数关系的，并且，SAR雷达的实际位置点A的长度x和SAR雷达的实际位置点A的宽度y关于Δx和Δy均具有对称性，进而关于Δx和Δy的偏导也是一致的，此处求y关于Δx和Δy的偏导，所述函数关系式具体为：
其中，∠XTO表示SAR雷达的实际位置点与地面点目标T的斜距在地面的投影与X轴的夹角，x表示SAR雷达的实际位置点A的长度，y表示SAR雷达的实际位置点A的宽度，Δx表示设定的SAR成像基准图的中心点的长度，Δy表示设定的SAR成像基准图的中心点的宽度，R1g表示SAR雷达与地面点目标T的距离在地面上的投影，表示求微分。
通过所述函数关系式中SAR雷达的实际位置点A的长度x和SAR雷达的实际位置点A的宽度y分别关于Δx和Δy求偏导，得到x和y分别关于Δx和Δy的变化率，所述变化率越小，意味着当Δx和Δy的值变化时，x和y的变化情况不大。
在本发明中，所述x和y，以及Δx和Δy通过所述函数关系式进行设定的参考点C的选取；为了实现SAR雷达的实际位置点A的精确定位，所述函数关系中两个偏导数的值就需要越小越好，这样能够使得设定的参考点C的选取误差对SAR雷达的实际位置点A的坐标值带来的影响最小化；而且所述函数关系式表明，设定的参考点C的选取误差会始终存在且不受其坐标位置的影响，并且所述设定的参考点C的选取会直接影响SAR雷达的实际位置点的坐标值；因此根据惯导数据思想得出，当设定的参考点C为SAR雷达星下点，即SAR雷达的实际位置点A投影到地面上的点时，设定的参考点C的选取误差带来的影响最小，SAR雷达的实际位置点A的定位精度更好。
本发明效果可以通过下述仿真实验得到进一步说明。
为验证本发明方法对SAR雷达的三维定位精度，下面通过仿真实验进行验证。
(一)仿真条件
SAR雷达的实际位置点与地面点目标的实际距离为20984m，本发明选取的设定的参考点C相对于地面点目标T，其距离差范围为(8000m,12000m)的大间距。
表1为仿真实验参数表，其中，R1表示雷达位置点与地面点目标的距离，∠XTO表示SAR雷达的实际位置点与地面点目标T的斜距在地面的投影与X轴的夹角，Δx表示设定的参考点C在X轴上的距离，Δy表示设定的参考点C在Y轴上的距离，x表示SAR雷达的实际位置点在X轴上的距离，y表示SAR雷达的实际位置点在Y轴上的距离，z表示SAR雷达的实际位置点在Z轴上的距离。
表1
(二)仿真内容
使用传统方法得到的定位误差分析如表2所示；其中，Δx0表示使用传统方法得到的SAR雷达位置点的长度与SAR雷达位置点的实际长度的差值，Δy0表示使用传统方法得到的SAR雷达位置点的宽度与SAR雷达位置点的实际宽度的差值，Δz0表示使用传统方法得到的SAR雷达位置点的高度与SAR雷达位置点的实际高度的差值。
表2
使用本发明方法得到的定位误差分析如表3所示；其中，Δxr表示使用本发明方法得到的SAR雷达位置点的长度与SAR雷达位置点的实际长度的差值，Δyr表示使用本发明方法得到的SAR雷达位置点的宽度与SAR雷达位置点的实际宽度的差值，Δzr表示使用本发明方法得到的SAR雷达位置点的高度与SAR雷达位置点的实际高度的差值。
表3
(三)结果分析
由于第i个匹配点对于该模型测角误差没有影响，因此第i个匹配点坐标误差未计入仿真模型，该结论也通过仿真实验验证；并且，分析表3可知，设定的参考点C的坐标默认准确，未加入误差，此结果表明，SAR雷达与地面点目标的斜距在地面的投影，和所述北天东坐标系轴的夹角测角精度能够进一步提高到0.1°，甚至小于0.1°。
通过对比表2和表3，我们可以得到以下两点结论：第一，在不同分辨率和估计误差情况下，本文的定位精度均优于传统的方法；第二，本发明方法通过选取合适的参考点，使得定位精度受估计误差和图像分辨率影响较小，而传统方法的定位精度的影响较大。
综上所述，仿真实验验证了本发明的正确性，有效性和可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围；这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，以地面点目标T为原点，并基于SAR雷达的下降轨建立北天东坐标系下弹体定位的几何构型，依次得到地面点目标T在成像平面的SAR成像平面图像和SAR雷达的实际位置点A；
步骤2，利用成像平面与地平面之间的几何失真校正映射函数，将地面点目标T在成像平面的SAR成像平面图像投影到地平面，得到SAR成像匹配图；
步骤3，设定SAR成像基准图，并在该设定的SAR成像基准图中设定参考点C，将SAR成像匹配图和设定的SAR成像基准图进行图像匹配，得到P个匹配点，再根据该P个匹配点，得到SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵；其中，P表示SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图进行匹配的匹配点总个数；
步骤4，在设定的SAR成像基准图中分别选取地面点目标T和设定的参考点C各自对应的位置点，并利用SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵，得到地面点目标T与设定的参考点C在SAR成像匹配图中各自对应的位置点坐标；
然后从P个匹配点中选取第i个匹配点Pi，并利用SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图之间的仿射变换矩阵，构建分别以SAR雷达的实际位置点A、第i个匹配点Pi、地面点目标T和设定的参考点C为顶点的欧拉四面体，进而得到所述欧拉四面体第一底边TPi的长度S1、欧拉四面体第二底边PiC的长度S2、欧拉四面体第三底边CT的长度S3；其中，i∈{1，2，…，P}，P表示SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图进行匹配的匹配点总个数，TPi表示地面点目标T与第i个匹配点Pi之间的距离，PiC表示第i个匹配点Pi与设定的参考点C之间的距离，CT表示设定的参考点C与地面点目标T之间的距离；
步骤5，分别设定SAR雷达的采样频率和SAR雷达的距离单元数，根据设定的SAR雷达的采样频率及设定的SAR雷达的距离单元数，得到SAR雷达分别到地面点目标T、设定的参考点C和第i个匹配点Pi的距离，再根据所述欧拉四面体第一底边TPi的长度S1、欧拉四面体第二底边PiC的长度S2、欧拉四面体第三底边CT的长度S3，计算得到SAR雷达的实际位置点A的坐标值；
在步骤5中，所述得到SAR雷达分别到地面点目标T、设定的参考点C及第i个匹配点Pi的距离，分别为SAR雷达的实际位置点A到地面点目标T的距离R1、SAR雷达的实际位置点A到设定的参考点C的距离R2，SAR雷达的实际位置点A到第i个匹配点Pi的距离为R3，其表达式分别为：
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>R</mi> <mn>1</mn> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msub> <mi>DEM</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>R</mi> <mn>2</mn> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msub> <mi>DEM</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>R</mi> <mn>3</mn> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>+</mo> <msub> <mi>DEM</mi> <mn>3</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
其中，DEM1表示设定的参考点C的当地数字高程模型值，DEM2表示第i个匹配点Pi的当地数字高程模型值，DEM3表示地面点目标T的当地数字高程模型值，R1′表示地面点目标T对应的斜距长度，R2′表示设定的参考点C对应的斜距长度，R3′表示第i个匹配点Pi对应的斜距长度，i∈{1，2，…，P}，P表示SAR成像匹配图与设定的SAR成像基准图进行匹配的匹配点总个数；
在步骤5中，所述根据所述欧拉四面体第一底边TPi的长度S1、欧拉四面体第二底边PiC的长度S2、欧拉四面体第三底边CT的长度S3，计算得到SAR雷达的实际位置点A的坐标值，具体包括：
将所述SAR雷达的实际位置点A的坐标值设为(x，y，h)，
<mrow> <mi>h</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3</mn> <mi>V</mi> </mrow> <mi>S</mi> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，V表示欧拉四面体的体积，S表示欧拉四面体的底面积；并且，所述欧拉四面体的体积V的计算公式如下所示：
<mrow> <msup> <mi>V</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>36</mn> </mfrac> <mo>|</mo> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mtd> <mtd> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mtd> <mtd> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mtd> <mtd> <mrow> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mtd> <mtd> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mtd> <mtd> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mtd> <mtd> <mrow> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>|</mo> </mrow>
利用海伦公式，所述欧拉四面体的底面三角形TCPi的面积表达式为：
<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <msub> <mi>TCP</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mi>s</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msqrt> </mrow>
其中，s表示所述欧拉四面体的底面三角形TCPi的周长的一半，
所述SAR雷达的实际位置点A的高度h可通过所述欧拉四面体的体积公式求得，其表达式为：
<mrow> <mi>h</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>3</mn> <mi>V</mi> </mrow> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <msub> <mi>TCP</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
然后分别计算所述SAR雷达的实际位置点A的长度x和所述SAR雷达的实际位置点A的宽度y；
由所述欧拉四面体可知有如下关系：
OT2-OC2-CT2＝(OF2+FT2)-(OE2+EC2)-(CH2+CG2)，
对上式展开，可得：
(R1 2-h2)-(R2 2-h2)-S3 2＝(x2+y2)-[(x-Δx)2+(y-Δy)2]-(Δx2+Δy2)，
其中，设定的SAR成像基准图的中心点坐标为(Δx，Δy，0)，OT表示SAR雷达的实际位置点A与地面点目标T的距离在地面上的投影，OC表示SAR雷达的实际位置点A与设定的参考点C的距离在地面上的投影，CT表示设定的参考点C到地面点目标T的距离，OF表示SAR雷达的实际位置点A与Y轴的距离在地面上的投影，FT表示SAR雷达的实际位置点A与X轴的距离在地面的投影，CH表示设定的参考点C与Y轴之间的距离，CG表示设定的参考点C与X轴之间的距离，E表示CG的延长线与OF的交点，OE表示清晰化分析过程的第一辅助线，EC表示清晰化分析过程的第二辅助；
由上式可得：
<mrow> <mi>u</mi> <mo>=</mo> <mn>2</mn> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>x</mi> <msqrt> <mrow> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mi>y</mi> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>y</mi> <mo>,</mo> </mrow> 2
<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>u</mi> <mo>=</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mn>2</mn> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <mi>h</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mn>2</mn> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <mi>h</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>,</mo> </mrow>
其中，u表示为了表述方便而设定的一个变量，R1g表示SAR雷达与地面点目标T的距离在地面上的投影，R2g表示SAR雷达与设定的参考点C的距离在地面上的投影；
由上述公式，得到：
<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>y</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>4</mn> <mi>u</mi> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>y</mi> <mo>&amp;PlusMinus;</mo> <msqrt> <mrow> <mn>16</mn> <msup> <mi>u</mi> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mi>&amp;Delta;y</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>16</mn> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msup> <mi>u</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>4</mn> <msup> <mi>&amp;Delta;x</mi> <mn>2</mn> </msup> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msqrt> </mrow> <mrow> <mn>8</mn> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>u</mi> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>y</mi> <mo>&amp;PlusMinus;</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <mi>u</mi> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mi>&amp;Delta;y</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msup> <mi>u</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>4</mn> <msup> <mi>&amp;Delta;x</mi> <mn>2</mn> </msup> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msqrt> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msup> <msub> <mi>S</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
进而得到式解y1和y2，然后读取惯导的弹体低精度位置坐标，粗略确定SAR雷达的实际位置点A的宽度y，即如果x≥y，则y＝min(y1，y2)；如果x＜y，y＝max(y1，y2)；
根据勾股定理，得到SAR雷达的实际位置点A坐标的长度x为：
<mrow> <mi>x</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <msup> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow>
通过上述计算，得到SAR雷达的实际位置点A的坐标值。
2.如权利要求1所述的一种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法，其特征在于，所述设定的参考点C，将其设定为SAR雷达星下点。
3.如权利要求1所述的一种基于图像匹配的下降轨聚束SAR雷达定位方法，其特征在于，所述SAR雷达星下点，是根据SAR雷达的实际位置点A的坐标值和设定的SAR成像基准图的中心点坐标值的函数关系进行选取的，所述函数关系为：
<mrow> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>y</mi> </mrow> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>x</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>R</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>g</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mrow> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>y</mi> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>R</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>g</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mfrac> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>x</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mi>x</mi> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>x</mi> <mi> </mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mo>&amp;angle;</mo> <mi>X</mi> <mi>T</mi> <mi>O</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>
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其中，∠XTO表示SAR雷达的实际位置点与地面点目标T的斜距在地面的投影与X轴的夹角，x表示SAR雷达的实际位置点A的长度，y表示SAR雷达的实际位置点A的宽度，Δx表示设定的SAR基准图的中心点的长度，Δy表示设定的SAR基准图的中心点的宽度，R1g表示SAR雷达与地面点目标T的距离在地面上的投影，表示求微分。
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