CN111652931B - 一种地理定位方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

一种地理定位方法、装置、设备及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种地理定位方法、装置、设备及计算机可读存储介质，其中，方法包括：获取SAR图像和卫星星下点的经纬度值；将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点；根据所述星下点的经纬度值，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角；根据所述地心张角和所述偏角，确定所述目标点的经纬度值；根据所述目标点的经纬度值对所述SAR图像进行地理定位。

Description

一种地理定位方法、装置、设备及计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及高精度地理定位领域，涉及但不限于一种地理定位方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种全天时、全天候的现代高分辨率微波侧式成像雷达，它通过一定的处理方法，将雷达波束照射到的区域变换成可视化图像，该图像具有常规雷达无法比拟的高精度的距离向分辨率和方位向分辨率、成像幅度宽广、透视性强、适应度好等特性，是现代雷达发展的方向之一。
星载SAR图像的有效利用是很重要的问题，其中，星载SAR图像的有效利用分为两部分，一为图像目标是什么，二为目标的位置在哪里，即目标的地理定位。
地理定位中主要包括：获取定位所需参数和星下点与目标点的相对关系两个关键步骤。在计算过程中，常因为定位所需参数获取不精确而导致最终结果偏离实际值较大。其中，目标点的本地半径是定位所需参数中的重要参数之一。由于在计算过程中目标点的本地半径未知，而星下点的本地半径是已知的，所以用星下点的本地半径来替代目标点的本地半径。但是当成像区域复杂、范围广时，目标点可能偏离星下点过多，此时，地理定位精度将受到很大的影响。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种地理定位方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种地理定位方法，包括：
获取SAR图像和卫星星下点的经纬度值；
将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点；
根据所述星下点的经纬度值，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角；
根据所述地心张角和所述偏角，确定所述目标点的经纬度值；
根据所述目标点的经纬度值对所述SAR图像进行地理定位。
第二方面，本申请实施例提供一种地理定位装置，包括：
第一获取模块，用于获取SAR图像和卫星星下点的经纬度值；
第一确定模块，用于将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点；
第二确定模块，用于根据所述星下点的经纬度值，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角；
第三确定模块，用于根据所述地心张角和所述偏角，确定所述目标点的经纬度值；
定位模块，用于根据所述目标点的经纬度值对所述SAR图像进行地理定位。
第三方面，本申请实施例提供一种地理定位设备，包括：
存储器，用于存储可执行指令；处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现上述的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有可执行指令，用于引起处理器执行时，实现上述的方法。
本申请实施例提供一种地理定位方法、装置、设备和计算机可读存储介质，通过获取SAR图像和星下点的经纬度值，并将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点，由于可以根据星下点经纬度值，确定出目标点相对于星下点的地心张角和目标点相对于星下点在经线方向上的偏角，并根据地心张角和偏角，确定出目标点的经纬度值，以此来完成对所述目标点的地理定位，如此，通过星下点的位置以及星下点与目标点的位置关系，可以准确、高效地实现对目标点的地理定位。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1为本申请实施例提供的地理定位方法的一种可选的实现流程示意图；
图2为本申请实施例提供的地理定位方法的一种可选的实现流程示意图；
图3为本申请实施例提供的地理定位方法的一种可选的实现流程示意图；
图4A为本申请实施例提供的地理定位方法的一种可选的实现流程示意图；
图4B为本申请实施例提供的卫星、星下点以及目标点相对位置关系示意图；
图4C为本申请实施例提供的成像区域的一种可选的示意图；
图5为本申请实施例提供的地理定位装置的一个可选的组成结构示意图；
图6为本申请实施例提供的地理定位设备的一个可选的组成结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。除非另有定义，本申请实施例所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请实施例所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
实施例一
本申请实施例提供一种地理定位方法，本申请实施例的地理定位方法所实现的功能可以通过地理定位设备中的处理器调用程序代码来实现，当然程序代码可以保存在计算机存储介质中，可见，该地理定位设备至少包括处理器和存储介质。
图1为本申请实施例提供的地理定位方法的一种可选的实现流程示意图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S101、获取SAR图像和卫星星下点的经纬度值。
所述SAR图像为卫星上的合成孔径雷达获取的图像，或者，所述图像也可以为由其他雷达设备获取的图像。
在一些实施例中，星下点是指地球中心与卫星的连线在地球表面上的交点，因此，当卫星的位置确定之后，星下点的经纬度值是已知的。
步骤S102、将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点。
在一些实施例中，将所述合成孔径雷达获取的SAR图像中的任意一个像素点确定为目标点，或者，将其他雷达设备获取的图像中的任意一个像素点确定为目标点。
步骤S103、根据所述星下点的经纬度值，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角。
在一些实施例中，根据上述步骤S101获取的星下点的经纬度值，确定出星下点的本地半径，这里，可以将地球看成一个具有局部半径的球体，星下点的本地半径是指星下点的地球局部半径。
在一些实施例中，根据星下点的本地半径，确定目标点和星下点的相对位置关系，这里，目标点和星下点的相对位置关系是指，目标点相对于星下点的地心张角和目标点相对于星下点在经线方向上的偏角。所述地心张角是指目标点和地心的连线与地心和星下点的连线之间的夹角。所述偏角是指目标点与星下点的经度平面之间的夹角。
步骤S104、根据所述地心张角和所述偏角，确定所述目标点的经纬度值。
在一些实施例中，根据步骤S103中获取的目标点和地心的连线与地心和星下点的连线之间的夹角、步骤S103中获取的目标点与星下点的经度平面之间的夹角，经过一系列数学关系运算，得到目标点的经纬度值。
步骤S105、根据所述目标点的经纬度值对所述SAR图像进行地理定位。
在一些实施例中，根据步骤S104中确定的目标点的经纬度值，即SAR图像中每一个像素点的经纬度值，对SAR图像进行地理地位。
在一些实施例中，所述SAR图像的后期应用还涉及SAR图像的校正和拼接等，只有准确知道SAR图像边界的各个点的经纬度值，才能确定出两张图像的重合部分，进而根据每两张图像的重合部分对这两张图像进行拼接，得到拼接后的完整的SAR图像。
例如，卫星上有多个雷达，每个雷达获取不同方位的照片，当确定出每一图像的每一像素点的经纬度值，尤其是图像边界点的经纬度值时，便可根据每一边界点的经纬度值，实现对不同方位照片的拼接，如此，便可得到某个区域完整的雷达图像。
本申请实施例提供的地理定位方法，获取SAR图像和星下点的经纬度值，并将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点，由于可以根据星下点经纬度值，确定出目标点相对于星下点的地心张角和目标点相对于星下点在经线方向上的偏角，并根据地心张角和偏角，确定出目标点的经纬度值，以此来完成对所述目标点的地理定位；如此，通过星下点的位置以及星下点与目标点的位置关系，可以准确、高效地实现对目标点的地理定位。
实施例二
本申请实施例提供一种地理定位方法，本申请实施例的地理定位方法所实现的功能可以通过地理定位设备中的处理器调用程序代码来实现，当然程序代码可以保存在计算机存储介质中，可见，该地理定位设备至少包括处理器和存储介质。
图2为本申请实施例提供的地理定位方法的一种可选的实现流程示意图，如图2所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S201、获取SAR图像和卫星星下点的经纬度值。
步骤S202、将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点。
步骤S203、根据所述星下点的经纬度值，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角。
步骤S204、根据所述地心张角和所述偏角，确定所述目标点的经纬度值。
步骤S201至步骤S204的实现过程与上述实施例步骤S101至步骤S104所实现的过程和实现的功能相同。
步骤S205、根据所述目标点的经纬度值，确定验证点相对于所述目标点的验证地心张角和所述验证点相对于所述目标点在经线方向上的验证偏角。
在一些实施例中，当SAR图像地形地貌比较复杂时，根据星下点的经纬度值确定出目标点的经纬度值会存在一定的误差，需要采用验证点对目标点经纬度值进行校验，这里，验证点是用来验证步骤S201至步骤S204中获取的目标点的经纬度值是否准确的点，验证点可以是SAR图像上接近目标点的一点，也可以是目标点。
这里，可以根据星下点的经纬度值确定出目标点的经纬度值，进而确定目标点与验证点的相对位置关系，即根据目标点的经纬度值，确定验证点相对于目标点的验证地心张角和验证点相对于目标点在经线方向上的验证偏角。
所述验证地心张角是指验证点和地心的连线，与地心和目标点的连线之间的夹角。所述验证偏角是指验证点与目标点的经度平面之间的夹角。
步骤S206、根据所述验证地心张角和所述验证偏角，确定所述验证点的经纬度值。
在一些实施中，根据步骤S205中确定出的验证点和地心的连线与地心和目标点的连线之间的夹角、步骤S205中确定出的验证点与目标点的经度平面之间的夹角，经过一系列数学关系运算，得到验证点的经纬度值。
步骤S207、根据所述验证点的经纬度值对所述目标点的经纬度值进行校验。
在一些实施例中，所述验证点的经纬度值用于对目标点的经纬度值进行校验，校验过程参见下述步骤S208至步骤S211。
步骤S208、根据所述目标点的经纬度值，确定所述目标点的本地半径。
这里，把地球看成一个具有本地半径的球体，目标点的本地半径是指目标点的地球局部半径。
步骤S209、根据所述验证点的经纬度值，确定所述验证点的本地半径。
这里，把地球看成一个具有本地半径的球体，验证点的本地半径是指验证点的地球局部半径。
步骤S210、判断所述验证点的本地半径与所述目标点的本地半径之间的差值的绝对值是否小于或等于阈值。
在一些实施例中，判断上述步骤S208获取的目标点的本地半径和步骤S209中获取的验证点的本地半径之间的差值的绝对值是否小于或等于阈值，当判断结果为是时，执行步骤S211，当判断结果为否时，返回执行步骤S205。
这里，阈值的大小或者范围不作限定，可以是任何合理的阈值。
步骤S211、当所述差值的绝对值小于或等于阈值时校验通过，将所述验证点的经纬度值确定为所述目标点的经纬度值。
在一些实施例中，当所述目标点与所述验证点的本地半径之间的差值的绝对值小于或等于阈值时，将所述验证点的经纬度值确定为目标点的经纬度值，即将所述验证点的经纬度值确定为SAR图像中像素点的经纬度值。
在一些实施例中，当所述目标点与所述验证点的本地半径之间的差值的绝对值大于阈值时，说明校验失败，因此，可以重复上述步骤S205至步骤S210，根据目标点的经纬度值，确定下一个验证点的经纬度值，并进行再次校验，直至验证通过，确定出准确的目标点的经纬度值。
本申请实施例提供的地理定位方法，根据由星下点的经纬度值确定的目标点的经纬度值，确定验证点相对于所述目标点的验证地心张角和所述验证点相对于所述目标点在经线方向上的验证偏角，进而确定验证点的经纬度值，通过验证点的经纬度值，对由星下点的经纬度值确定的目标点的经纬度值进行校验，并设置对应的阈值，当通过校验时，将验证点的经纬度值确定为目标点的最终经纬度值，如此，通过对目标点的经纬度的校验过程可以实现对目标点准确、高效的地理定位。
实施例三
本申请实施例提供一种地理定位方法，本申请实施例的地理定位方法所实现的功能可以通过地理定位设备中的处理器调用程序代码来实现，当然程序代码可以保存在计算机存储介质中，可见，该地理定位设备至少包括处理器和存储介质。
图3为本申请实施例提供的地理定位方法的一种可选的实现流程示意图，如图3所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S301、获取SAR图像和卫星星下点的经纬度值。
步骤S302、将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点。
步骤S301和步骤S302的实现过程与上述实施例步骤S101和步骤S102所实现的过程和实现的功能相同。
步骤S303、根据所述星下点的经纬度值，采用公式(1-1)确定所述星下点的本地半径。
在一些实施例中，根据星下点的经纬度值，确定星下点的本地半径的，采用下述公式(1-1)来实现：
其中，RL为星下点的本地半径；Re为平均赤道半径；Rp为极半径；δs为星下点的地心纬度。
在一些实施例中，根据所述目标点的经纬度值，确定所述目标点的本地半径也可以通过上述公式(1-1)来实现，当计算目标点的经纬度值时，δS为所述目标点地心纬度。
在一些实施例中，根据所述验证点的经纬度值，确定所述验证点的本地半径也可以通过上述公式(1-1)来实现，当计算验证点的经纬度值时，δs为所述验证点地心纬度。
步骤S304、根据所述星下点的本地半径，采用公式(1-2)和(1-3)确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角。
在一些实施例中，根据步骤S303中得到星下点的本地半径，计算所述目标点相对于所述星下点的地心张角α和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角β，通过以下公式(1-2)和(1-3)来实现：
其中，RS为地心到卫星之间的距离；RST为卫星到目标点之间的距离；α为目标点相对于星下点的地心张角；β为目标点相对星下点在经线方向的偏角；A、B、C分别为与卫星速度在X、Y、Z轴分量相关的参数。
这里，RS和RST均为地心地固坐标系下的参数，α是通过地心地固坐标系计算的参数，所述β是通过局部坐标系计算的参数。
在一些实施例中，根据所述卫星与地球的相对位置关系，确定地心地固坐标系。这里，地心地固坐标系是指以地球的中心点为坐标原点，Z轴指向地心与卫星连线方向，X轴与星下点处的纬线方向垂直，Y轴与XOZ面垂直指向坐标原点外。
在一些实施例中，获取用于将地心地固坐标系转化为所述局部坐标系的旋转矩阵，这里，局部坐标系以星下点为坐标原点，以星下点到卫星的方向为Z轴，X轴与Z轴垂直，且使X轴位于星下点所在经线平面，Y轴垂直与XOZ面并指向坐标原点外，这里，旋转矩阵为下述矩阵T1、T2和T3。
a、将地心地固坐标系绕Z轴旋转-(90°-Ls)，使X轴垂直与星下点所在的经度平面，旋转矩阵T1为：
其中，LS为星下点的地心经度。
b、将地心地固坐标系绕X轴旋转-(90°-δs)，使Z轴与局部坐标系的Z轴方向一致，旋转矩阵T2为：
c、将地心地固坐标系绕Z轴旋转-90°，使X轴位于星下点经纬度平面，旋转矩阵T3为：
在一些实施例中，根据上述旋转矩阵T1、T2和T3，对所述地心地固坐标系进行旋转，得到所述局部坐标系。
步骤S305、根据所述地心张角和所述偏角，采用公式(1-5)和(1-6)确定所述目标点的经纬度值。
在一些实施例中，根据所述地心张角和所述偏角，计算所述目标点的经纬度值，通过以下公式(1-4)和(1-5)来实现：
其中，δT为目标点的地心纬度；LT为目标点的地心经度；(Lon，Lat)为目标点的经纬度值。
步骤S306、根据所述目标点的经纬度值对所述SAR图像进行地理定位。
步骤S306的实现过程与上述实施例步骤S105所实现的过程和实现的功能相同。
本申请实施例提供一种地理定位方法，通过星下点的地心纬度计算星下点的本地半径，通过地心地固坐标系计算出星下点相对与目标点的地心张角，并通过将地心地固坐标系转化为局部坐标系来计算目标点相对于星下点在经线方向上的偏角，如此，便可通过地心张角和偏角，确定出目标点的经纬度值，这样，星下点的本地半径以及星下点与目标点的位置关系，可以准确、高效地实现对目标点的地理定位。
实施例四
本申请实施例提供一种地理定位方法，本申请实施例的地理定位方法所实现的功能可以通过地理定位设备中的处理器调用程序代码来实现，当然程序代码可以保存在计算机存储介质中，可见，该地理定位设备至少包括处理器和存储介质。
图4A为本申请实施例提供的地理定位方法的一种可选的实现流程示意图，如图4A所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S401、获取星载SAR成像后的图像数据。
在一些实施例中，星载SAR成像后的图像数据是指卫星在地心地固坐标系下的数据，例如，图像中的像素点(对应于上述目标点)与卫星之间的距离和地心与卫星之间的距离等。
步骤S402、获得卫星的位置矢量和速度矢量。
在一些实施例中，根据卫星在地心地固坐标系下的数据以及卫星的工作参数获得卫星的地心地固坐标系下的速度和位置。
这里，卫星的工作参数包括：λ(即卫星工作中心频率所对应的波长)；fdc(即多普勒中心频率)；Fr(即采样频率)；B(即线性调频信号带宽)；PRF(即脉冲重复频率)；Rcenter(即场景中心距卫星的距离)。
步骤S403、计算星下点与目标点的相对关系。
在一些实施例中，计算星下点的本地半径，将星下点的本地半径近似等效为目标点的本地半径，计算星下点与目标点的相对关系。
首先，建立星载SAR图像几何地理定位模型。
图4B为本申请实施例提供的卫星、星下点以及目标点相对位置关系示意图，如图4B所示，在星载SAR地理定位模型中，其坐标原点位于地球的中心点O，Z轴指向地心与传感器连线方向，X轴与星下点处的纬线方向垂直，Y轴与XOZ面垂直指向坐标原点外。
然后，利用改进的本地半径，计算目标点经纬度解析表达式。
假设RS为地心到卫星之间的距离，RL为星下点的本地半径，RST为卫星到目标点的距离。
星下点的本地半径由以下公式(2-1)计算：
其中，Re为平均赤道半径，Rp为极半径，δs为星下点的地心纬度。
目标点相对于星下点的地心张角α以及目标点相对星下点在经线方向的偏角β由以下公式(2-2)和(2-3)计算：
其中，RS为地心到卫星之间的距离；RST为卫星到目标点之间的距离；α为目标点相对于星下点的地心张角；β为目标点相对星下点在经线方向的偏角；A、B、C分别为与卫星速度在X、Y、Z轴分量相关的参数。
在一些实施例中，在求解目标点相对星下点在经线方向的偏角β角时，将新建局部坐标系。局部坐标系是以星下点为坐标原点，以星下点到卫星的方向为Z轴，X轴与Z轴垂直，且使X轴位于星下点所在经线平面，Y轴垂直与XOZ面并指向外。
在一些实施例中，将地心地固坐标系下卫星的速度坐标和位置坐标转换到局部坐标系下，这里，地心地固坐标系下卫星的速度坐标和位置坐标是已知的。
a、将地心地固坐标系绕Z轴旋转-(90°-Ls)，使X轴垂直与星下点所在的经度平面，旋转矩阵T1为：
其中，LS为星下点的地心经度。
b、将地心地固坐标系绕X轴旋转-(90°-δs)，使Z轴与局部坐标系的Z轴方向一致，旋转矩阵T2为：
c、将地心地固坐标系绕Z轴旋转-90°，使X轴位于星下点经纬度平面，旋转矩阵T3为：
d、将地心地固坐标系中速度矢量转换为局部坐标系/>
其中，LS为星下点的地心经度，[Vsx Vsy Vsz]为地心地固坐标系下卫星的速度坐标。
在一些实施例中，公式(1-3)A、B、C分别由以下公式(2-4)表示：
其中，R：卫星到目标点之间的距离；νx：局部坐标系下卫星速度的X轴分量；vy：局部坐标系下卫星速度的Y轴分量；νz：局部坐标系下卫星速度的Z轴分量；A、B、C分别为与卫星速度在X、Y、Z轴分量相关的参数。
步骤S404、计算目标点的本地半径值。
在一些实施例中，利用上述获得的星下点与目标点的相对关系，通过下述公式(2-5)和(2-6)求解目标点的地理经纬度值(Lon,Lat)，并通过上述公式(1-1)计算目标点的本地半径值。
其中，δT为目标点的地心纬度；LT为目标点的地心经度；(Lon，Lat)为目标点的经纬度值。
步骤S405、计算新的目标点的地理经纬度值。
将采用上述公式(2-5)和公式(2-6)计算的目标点的经纬度值转换为地面目标的本地半径RTi，带到上述公式(2-1)至公式(2-6)中再进行一次完整的计算，得到一组新的目标点的经纬度值，进而得到新的目标点本地半径值RTi+1。
步骤S406、判断两次计算的本地半径的差值是否小于或等于阈值。
在一些实施例中，设置阈值ε，若两次求出的目标点本地半径之差的绝对值小于阈值，即|RTi+1-RTi|≤ε，停止运算，将第二次运算得到的值作为最终结果，如果两次相差较大，再重复上述步骤S403至步骤S406，直到两次运算得到的值之差小于阈值，停止运算。
步骤S407、确定目标点的经纬度值。
在一些实施例中，当两次求出的目标点本地半径之间的差值的绝对值小于阈值时，将最后一次获得的经纬度的值确定为目标点的经纬度值。
例如，在利用高分三号遥感卫星试验数据开展分析时，高分三号遥感卫星的工作模式为扫描式合成孔径雷达(Scanning Synthetic Aperture Radar，ScanSAR)模式。ScanSAR模式是将同一子观测带进行多次扫描并进行视加权处理，得到同一子观测带的图像拼接，再将不同的子观测带进行拼接得到整幅图像，图4C为本申请实施例提供的成像区域的一种可选的示意图。
表1(a)-(c)展示了三种不同定位方法对星载SAR图像4C进行地理定位后所得结果。如图4C所示，定位过程选取的目标定位点分别为左上(1)、右上(2)、左下(3)、右下(4)，表1(a)-(c)中的第1行数据表示目标定位点(1)的实际经纬度值和计算经纬度值以及实际经纬度值和计算经纬度值之间的差值；第2行数据表示目标定位点(2)的实际经纬度值和计算经纬度值以及实际经纬度值和计算经纬度值之间的差值；第3行数据表示目标定位点(3)的实际经纬度值和计算经纬度值以及实际经纬度值和计算经纬度值之间的差值；第4行数据表示目标定位点(4)的实际经纬度值和计算经纬度值以及实际经纬度值和计算经纬度值之间的差值，第5行的数据表示上述计算的四个目标点的经纬度差值的平均值和标准差。
表1(a)给出的是利用直接定位法进行地理定位所得结果，从表1(a)中的数据可以看出，由于计算的目标点纬度值与实际目标点的纬度值在地面距离相差较大，所以，定位目标的位置明显偏移。表1(b)给出的是利用传统相对定位法进行地理定位所得结果，从表1(b)中的数据可以看出，计算的目标点经纬度值和实际目标点的经纬度值在地面距离之差，相比由直接定位法计算的四个目标点纬度值与实际目标点的纬度值在地面距离之差变小，但是，传统相对定位法仍然存在目标点本地半径不准确等一系列问题。表1(c)给出的是利用改进本地半径的间接求解法进行地理定位所得结果，从表1(c)中的数据可以看出，计算的目标点经纬度和实际目标点经纬度在地面距离之差，相较由直接定位法和传统相对定位法计算出来的目标点经纬度和实际目标点经纬度在地面距离之差大大减小，因此，采用改进本地半径的间接求解法计算的地理定位结果误差较小。
表1(a)利用直接定位法进行地理定位结果
表1(b)利用传统相对定位法进行地理定位结果
表1(c)利用改进本地半径的间接求解法进行地理定位结果
实施例五
本实施例提供一种地理定位装置，该装置包括所包括的各模块、以及各模块所包括的各子模块，可以通过地理定位装置中的处理器来实现；当然也可以通过逻辑电路实现；在实施的过程中，处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器(Microprocessor Unit，MPU)、数字信号处理器(Digital Signal Process，DSP)或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等。
图5为本申请实施例提供的地理定位装置的一个可选的组成结构示意图，如图5所示，所述地理定位装置50包括：
第一获取模块51，用于获取SAR图像和卫星星下点的经纬度值；
第一确定模块52，用于将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点；
第二确定模块53，用于根据所述星下点的经纬度值，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角；
第三确定模块54，用于根据所述地心张角和所述偏角，确定所述目标点的经纬度值；
定位模块55，用于根据所述目标点的经纬度值对所述SAR图像进行地理定位
在一些实施例中，所述装置还包括：第四确定模块，用于根据所述目标点的经纬度值，确定验证点相对于所述目标点的验证地心张角和所述验证点相对于所述目标点在经线方向上的验证偏角；第五确定模块，用于根据所述验证地心张角和所述验证偏角，确定所述验证点的经纬度值；校验模块，用于根据所述验证点的经纬度值对所述目标点的经纬度值进行校验；第六确定模块，用于当校验通过时，将所述验证点的经纬度值确定为所述目标点的经纬度值。
在一些实施例中，所述校验模块还用于：根据所述目标点的经纬度值，确定所述目标点的本地半径；根据所述验证点的经纬度值，确定所述验证点的本地半径；确定所述验证点的本地半径与所述目标点的本地半径之间的差值的绝对值；对应地，当所述差值的绝对值小于或等于阈值时校验通过，将所述验证点的经纬度值确定为所述目标点的经纬度值。
在一些实施例中，所述第二确定模块还用于：根据所述星下点的经纬度值，确定所述星下点的本地半径；根据所述星下点的本地半径，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角。
在一些实施例中，所述第二确定模块还用于：采用以下公式(3-1)，确定所述星下点的本地半径：
其中，RL为星下点的本地半径；Re为平均赤道半径；Rp为极半径；δS为星下点的地心纬度；
对应地，所述第二确定模块还用于：采用公式(3-2)和(3-3)，确定所述地心张角和所述偏角：
其中，RS为地心到卫星之间的距离；RST为卫星到目标点之间的距离；α为目标点相对于星下点的地心张角；β为目标点相对星下点在经线方向的偏角；A、B、C分别为与卫星速度在X、Y、Z轴分量相关的参数。
在一些实施例中，所述第三确定模块还用于：采用采用以下公式(3-4)和(3-5)计算目标点的经纬度值：
其中，LS为星下点的地心经度；δT为目标点的地心纬度；LT为目标点的地心经度；(Lon，Lat)为目标点的经纬度值。
在一些实施例中，所述α是通过地心地固坐标系计算的参数，所述β是通过局部坐标系计算参数，所述装置还包括：第七确定模块，用于根据所述卫星与地球的相对位置关系，确定地心地固坐标系；第二获取模块，用于获取用于将地心地固坐标系转化为所述局部坐标系的旋转矩阵；处理模块，用于根据所述旋转矩阵，对所述地心地固坐标系进行旋转，得到所述局部坐标系。
需要说明的是，本申请实施例装置的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本装置实施例中未披露的技术细节，请参照本申请实施例方法实施例的描述而理解。
实施例六
本申请实施例中，如果以软件功能模块的形式实现上述的地理定位方法，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的计算机可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
对应的，本申请实施例提供一种地理定位设备，包括：存储器，用于存储可执行指令；处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现上述实施例提供的地理定位方法。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有可执行指令，用于引起处理器执行时，实现上述实施例提供的地理定位方法。
图6为本申请实施例提供的地理定位设备的一个可选的组成结构示意图，如图6所示，所述地理定位设备60至少包括：处理器61、通信接口62和配置为存储可执行指令的计算机可读存储介质63，其中：处理器61通常控制地理定位设备60的总体操作。
通信接口62可以使地理定位设备通过网络与其他设备通信。
存储介质63配置为存储有处理器61可执行的指令和应用，还可以缓存待处理器61和地理定位设备60中各模块待处理或已处理的数据，可以通过闪存(FLASH)或随机访问存储器(Random Access Memory，RAM)实现。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的计算机可读存储介质包括：移动存储设备、只读存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的计算机可读存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或地理定位连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或地理定位连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。
本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种地理定位方法，其特征在于，包括：
获取SAR图像和卫星星下点的经纬度值；
将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点；
根据所述星下点的经纬度值，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角；
根据所述地心张角和所述偏角，确定所述目标点的经纬度值；
根据所述目标点的经纬度值，确定验证点相对于所述目标点的验证地心张角和所述验证点相对于所述目标点在经线方向上的验证偏角，其中，所述验证点是用来验证获取的所述目标点的经纬度值是否准确的点，所述验证点是所述SAR图像上接近所述目标点的一点，或者是所述目标点；
根据所述验证地心张角和所述验证偏角，确定所述验证点的经纬度值；
根据所述目标点的经纬度值，确定所述目标点的本地半径；
根据所述验证点的经纬度值，确定所述验证点的本地半径；
确定所述验证点的本地半径与所述目标点的本地半径之间的差值的绝对值；
当所述差值的绝对值小于或等于阈值时校验通过，将所述验证点的经纬度值确定为所述目标点的经纬度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述星下点的经纬度值，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角，包括：
根据所述星下点的经纬度值，确定所述星下点的本地半径；
根据所述星下点的本地半径，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述星下点的经纬度值，确定所述星下点的本地半径，包括：
采用以下公式(1)，确定所述星下点的本地半径：
其中，RL为星下点的本地半径；Re为平均赤道半径；Rp为极半径；δs为星下点的地心纬度；
对应地，所述根据所述星下点的本地半径，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角，包括：
采用公式(2)和(3)，确定所述地心张角和所述偏角：
其中，RS为地心到卫星之间的距离；RST为卫星到目标点之间的距离；α为目标点相对于星下点的地心张角；β为目标点相对星下点在经线方向的偏角；A、B、C分别为与卫星速度在X、Y、Z轴分量相关的参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述地心张角和所述偏角，确定所述目标点的经纬度值，采用以下公式(4)和(5)计算：
其中，Ls为星下点的地心经度；δT为目标点的地心纬度；LT为目标点的地心经度；(Lon，Lat)为目标点的经纬度值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述α是通过地心地固坐标系计算的参数，所述β是通过局部坐标系计算的参数；所述方法还包括：
根据所述卫星与地球的相对位置关系，确定地心地固坐标系；
获取用于将地心地固坐标系转化为所述局部坐标系的旋转矩阵；
根据所述旋转矩阵，对所述地心地固坐标系进行旋转，得到所述局部坐标系。
6.一种地理定位装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取SAR图像和卫星星下点的经纬度值；
第一确定模块，用于将所述SAR图像中的至少一个像素点确定为目标点；
第二确定模块，用于根据所述星下点的经纬度值，确定所述目标点相对于所述星下点的地心张角和所述目标点相对于所述星下点在经线方向上的偏角；
第三确定模块，用于根据所述地心张角和所述偏角，确定所述目标点的经纬度值；
第四确定模块，用于根据所述目标点的经纬度值，确定验证点相对于所述目标点的验证地心张角和所述验证点相对于所述目标点在经线方向上的验证偏角，其中，所述验证点是用来验证获取的所述目标点的经纬度值是否准确的点，所述验证点是SAR图像上接近目标点的一点，或者是目标点；
第五确定模块，用于根据所述验证地心张角和所述验证偏角，确定所述验证点的经纬度值；
校验模块，用于根据所述目标点的经纬度值，确定所述目标点的本地半径；用于根据所述验证点的经纬度值，确定所述验证点的本地半径；用于确定所述验证点的本地半径与所述目标点的本地半径之间的差值的绝对值；
第六确定模块，用于当所述差值的绝对值小于或等于阈值时校验通过，将所述验证点的经纬度值确定为所述目标点的经纬度值。
7.一种地理定位设备，其特征在于，所述设备包括：
存储器，用于存储可执行指令；处理器，用于执行所述存储器中存储的可执行指令时，实现权利要求1至5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有可执行指令，用于引起处理器执行时，实现权利要求1至5任一项所述的方法。
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