CN111693994B - 机载合成孔径雷达航线敷设方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机载合成孔径雷达(SAR)的航线敷设方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：根据DEM数据、雷达参数、测区范围和初始航线方向，计算航线的采样起始和采样截止，和其对应的地面覆盖范围、叠掩区域和阴影区域，通过给定的重叠度，确定下一航线的初始位置、采样起始和采样截止，并计算其地面覆盖范围，计算两者的重叠度，迭代改变下一航线位置直至相邻航线实际重叠度和预设重叠相匹配时，确定其为下一条航线位置并计算其叠掩区域和阴影区域；重复上述过程，确定测区的所有航线集；以给定角度步长，旋转航线方向，反复执行上述计算过程，直至旋转一周，以最终叠掩区域和阴影区域的区域和最小的航线集作为的优化设计结果。

Description

机载合成孔径雷达航线敷设方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及机载合成孔径雷达航线优化敷设方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)为侧视成像传感器，传统的雷达航线设计时一般对给定的区域，基于其区域的DEM数据，估算或统计DEM的坡度坡向，基于山影阴影图方向，人工经验的确定航线飞行方向。而后基于SAR参数，按照要求确定航线旁向重叠度，根据DEM的高程变化范围进行航摄分区，使得同一个航摄分区内，DEM的高程变化值介于航高的1/6到1/4之间，采用分区内的最高点满足重叠度的要求为条件进行航线敷设。同时由于传统类型航线飞行时，采样起始和采样截止根据测区地形平均高度和雷达参数，进行简单的估算，当地形起伏较大时，由于采样起始和采样截止的估计误差，则雷达数据的实际覆盖和理论设计覆盖不一致，从而会导致重叠度不足或航漏。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种机载合成孔径雷达航线敷设方法、装置、计算机设备和存储介质。

第一方面，本申请提供了一种机载合成孔径雷达航线敷设方法，包括：

获取根据DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽、初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围；

根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，根据DEM数据、下一航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线的采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围；

根据初始航线的成像条带覆盖范围，和下一航线的成像条带覆盖范围计算得到实际重叠度；

计算实际重叠度和预设重叠度的差异值；

当差异值大于预设差异值时，根据差异值调整下一航线的航线位置，执行根据DEM数据、下一航线的航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围，直至差异值小于或等于预设差异值时，得到下一航线的航线位置和相关成像参数；

将下一航线作为初始航线，执行根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，直至下一航线为遥感区域的最后一个航线，得到遥感区域的各个航线组成的航线集合。

第二方面，本申请提供了一种机载合成孔径雷达航线敷设装置，包括：

初始条带计算模块，用于获取根据DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽、初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围；

下一条带计算模块，用于根据预设重叠度和所述平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，根据DEM数据、下一航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线的采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围；

差异度计算模块，用于根据初始航线的成像条带覆盖范围，和下一初始航线的成像条带覆盖范围计算得到实际重叠度；计算实际重叠度和预设重叠度的差异值；

下一条带确定模块，用于当差异值大于预设差异值时，根据差异值调整下一航线的航线位置，执行根据DEM数据、下一航线的航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围，直至差异值小于或等于预设差异值时，得到下一航线的最终航线位置和相关成像参数；

航线确定模块，用于将下一航线作为初始航线，执行根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，直至下一航线为遥感区域的最后一个航线，得到遥感区域的各个航线组成的航线集合。

一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现机载合成孔径雷达航线敷设方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现机载合成孔径雷达航线敷设方法。

上述机载合成孔径雷达航线敷设方法、装置、计算机设备和存储介质，所述方法通过各条航线的预设计覆盖范围自动调节采样起始和采样截止，得到更为准确的采用起始和采样截止，从而计算出最终的实际覆盖范围，基于此实际覆盖范围和重叠度要求，敷设所有航线，从而提高航线的设计准确度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例航线优化敷设方法的应用环境图；

图2为一个实施例中航线敷设方法的流程示意图；

图3为一个实施例中航线与覆盖范围条带对应关系的示意图；

图4为一个具体的实施例中航线优化敷设方法的流程示意图；

图5为一个实施例中计算叠掩区域和阴影区域的流程示意图；

图6为一个实施例中航线优化敷设装置的结构框图；

图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为一个实施例中机载合成孔径雷达航线敷设方法的应用环境图。参照图1，该机载合成孔径雷达航线敷设方法应用于机载合成孔径雷达航线敷设系统。该机载合成孔径雷达航线敷设系统包括终端110和服务器120。终端110和服务器120通过网络连接。

终端110或服务器120将敷设好的航线发送至飞行平台的控制器。终端110具体可以搭载在飞行平台上，服务器120可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

如图2所示，在一个实施例中，提供了一种航线优化敷设方法。本实施例主要以该方法应用于上述图1中的终端110(或服务器120)来举例说明。参照图2，该基于方法具体包括如下步骤：

步骤S201，获取根据DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽、初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围。

具体地，DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)数据，是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。DEM数据用于表征地面高程的高低，这个数据是已有的已经处理的数据，国际上已经发布了全球的DEM数据，可以采用SRTM DEM数据。雷达参数是指搭载在飞行平台上的合成孔径雷达的参数，包括但不限于雷达波长、波束角、侧视角、水平采样带宽等等。遥感区域是指飞行任务对应的区域。平均条带幅宽是指以水平采样带宽和波束角为约束，计算的条带近距点(距航线水平距离近的点)到条带远距点(距航线水平距离远的点)间的平均水平距离。采样起始是指以水平采样带宽和波束角为约束，求解的成像条带区域内近距点边缘到雷达天线的平均斜距。采样截止是指以水平采样带宽和波束角为约束，求解的成像条带区域内远距点边缘到雷达天线的平均斜距。初始航向是指定的飞行方向。初始航线的采样起始，是指初始航线对应的初始成像条带的水平采样带宽为约束，求解初始成像条带区域内近距点边缘到雷达天线的平均斜距，初始航线的采样截止，以初始成像条带的水平采样带宽为约束，求解的初始成像条带区域内远距点边缘到雷达天线的平均斜距。其中成像条带的覆盖范围计算是基于对航线上按照给定的第一预设步长进行采样，基于雷达参数对航线采样点(虚拟成像点)计算其对应的内边界点和外边界点，将所有航线上所有采样点对应的内边界点(距航线水平距离近的点)和外边界点(距航线水平距离远的点)顺序连接即可构成条带覆盖范围多边形。

步骤S202，根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，根据DEM数据、下一航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线的采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围。

具体地，预设重叠度是预先设定的重叠度，用于约束相邻航线对应的成像条带对应的实际覆盖范围间的重叠度。根据初始成像条带的各个参数、平均条带幅宽和预设重叠度确定下一成像条带的下一航线对应的航线位置。根据平均地形高确定的下一成像条带与初始成像条带的重叠度为预设重叠度。根据DEM数据和下一成像条带对应的数据计算得到下一航线的采样起始和采样截止。根据下一航线对应的采样起始和采样截止，计算得到下一航线的成像条带覆盖范围。

步骤S203，根据初始航线的成像条带覆盖范围，和下一初始航线的成像条带覆盖范围计算得到实际重叠度，计算实际重叠度和预设重叠度的差异值。

步骤S204，当差异值大于预设差异值时，根据差异值调整下一航线的航线位置，执行根据DEM数据、下一航线的航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围，直至差异值小于或等于预设差异值时，得到下一航线的航线位置和相关成像参数。

步骤S205，将下一成像条带作为初始成像条带，执行根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，直至下一航线为遥感区域的最后一个航线，得到遥感区域的各个航线组成的航线集合。

具体地，根据相邻航线的成像条带覆盖范围，计算实际重叠度，实际重叠度为相邻航线中最窄的位置的重叠度或平均重叠。计算实际重叠度与预设重叠度的差异值，差异值可以用差值或比值等等表示。判断差异值是否大于预设差异值，若大于预设差异值，表示实际重叠度与预设重叠度之间的差异过大，需要调整下一航线与初始航线的间距，直至调整下一航线与初始航线的成像条带覆盖范围的实际重叠度的差异值小于或等于预设差异值时，得到下一航线的航线位置和相关成像参数。将下一航线作为初始航线，重复步骤S202至步骤S204，直至下一航线为整个遥感区域对应的最后一条航线，得到整个遥感区域的航线，由各个航线组成遥感区域的航线集。通过计算相邻航线之间的实际重叠，即根据预设重叠度不断调整下一航线的位置，计算采样起始和采样截止，确定对应的成像条带，提高航线敷设的准确度。

在一个实施例中，当差异值小于或等于预设差异值时，将下一成像条带作为初始成像条带。

具体地，当实际重叠度与预设重叠度之间的差异值小于或等于预设差异值，将下一成像带作为下一成像条带。确定了下一成像条带和对应的航线后，重复执行步骤S202至步骤S204，直至下一成像条带为整个遥感区域对应的最后一个成像条带和对应的航线，得到整个遥感区域的航线。

在一个实施例中，步骤S201，包括：获取DEM数据、雷达参数和遥感区域；根据遥感区域确定航线的初始航向；根据遥感区域、DEM数据和雷达参数计算平均地形高和相对航高；根据平均地形高和相对航高计算平均条带幅宽；根据平均条带幅宽和初始航向计算初始航线位置；根据初始航线位置计算初始航线的采样起始和初始航线的采样截止；根据初始航线的采样起始和初始航线的采样截止、DEM数据、航线位置和雷达参数，计算初始航线的成像条带覆盖范围。

具体地，获取飞行任务的参数，包括DEM数据、雷达参数和遥感区域。根据遥感区域指定一个初始航向，平均地形高是指根据数字高程地形数据确定的平均高度，此高度平面作为基准面，相对航高是指设计航线到基准面的高度。

在一个实施例中，以各个航线的雷达虚拟成像点对应的内边界点为起点按第一预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；根据平面坐标和DEM数据计算得到各个采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；获取各个成像采样点作为当前采样点，根据当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算当前采样点和下一个采样点到雷达航线上的距离，得到第一距离和第二距离；当第一距离大于第二距离时，将下一采样点对应的区域作为叠掩区域；依次计算初始航向下每个航线的叠掩区域，统计所有的航线叠掩区域，得到初始航向的叠掩区域；按照给定的角度旋转步长，获取遥感区域的下一个航向，计算下一个航向对应的叠掩区域，依次旋转角度计算给定下一个航向，直至航向旋转一周，得到遥感区域的各个航向对应的叠掩区域；从各个航向对应的叠掩区域中选择区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

具体地，每个航线对应多个雷达虚拟成像点，根据雷达参数和DEM数据计算各个航线的雷达虚拟成像点的外边界点和内边界点，内边界点是指距离雷达虚拟成像点最近的点，外边界点是指距离雷达虚拟成像点最远的点，由内边界点向外边界点进行采样得到多个采样点和对应的平面坐标，采样步长为第一预设步长。根据DEM确定各个成像采样点的高程数据，并根据成像采样点的高程数据计算相邻两个成像采样点的至雷达虚拟成像点的距离，判断前一个成像采样点(当前采样点)的距离是否大于后一个采样点(下一个采样点)的距离，即第一距离是否大于第二距离，若第一距离大于第二距离，将后一个采样点对应的区域作为叠掩区域，对初始航向整个遥感区域对应的每个航线的叠掩区域进行统计。对遥感区域基于不同的航向对应的叠掩区域进行统计，将叠掩区域中区域数量最少的航向作为目标航线，将目标航线对应的航线集作为遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，以各个航线的雷达虚拟成像点对应的内边界点为起点按第二预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；根据平面坐标和DEM数据计算得到各个采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；获取各个成像采样点作为当前采样点，根据当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算当前采样点和下一个采样点到雷达虚拟成像点的构成方向和重力方向的夹角，得到第一夹角和第二夹角；当第一夹角大于第二夹角时，将下一采样点对应的区域作为阴影区域，依次计算初始航向下每个航线的阴影区域，统计所有的航线阴影区域，得到初始航向下的测区阴影区域；按照给定的角度旋转步长，获取遥感区域的下一个航向，计算下一个航向对应的阴影区域，依次旋转角度计算给定的下一个航向，直至航向旋转一周，得到遥感区域的各个航向对应的阴影区域；从各个航向对应的阴影区域，选择阴影区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

具体地，阴影区域的统计过程与叠掩区域的统计过程一致，只是阴影区域判断的是当前采样点和下一个采样点的夹角的大小关系，当当前采样点到雷达虚拟成像点构成的方向与重力方向的夹角大于对应的下一个采样点的夹角时，将下一采样点对应的区域作为阴影区域。对遥感区域基于不同的航向对应的阴影区域进行统计，将对应阴影区域最少的航向作为目标航向，将目标航向对应的航线集作为遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，从各个航向对应的叠掩区域中选择区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集，包括：从各个航向对应的阴影区域和叠掩区域中选择区域数量两者之和最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

具体地，同理统计各个航向对应的阴影区域和叠掩区域的数量和，并根据各个航向对应的阴影区域和叠掩区域的区域数量筛选出目标航向，将目标航向对应的航线集作为遥感区域的目标航线集。即选择阴影区域和叠掩区域的总区域数量最少的航向作为目标航向，将目标航向对应的航线集作为目标航线集。

在一个具体的实施例中，参照图3，图3为航线与覆盖范围对应关系的示意图，其中航线为401，航线上的雷达虚拟成像点为402，航线对应的成像条带覆盖范围为403，成像条带的内边界点为404，外边界点为405，成像采样点为406，采样起始对应的距离用直线407、采样截止对应的距离用直线408表示。其中条带成像覆盖范围的各个采样点的步长可以根据需求自定义。

在一个具体的实施例中，如图4所示，机载合成孔径雷达航线敷设方法，包括：

步骤S301，获取DEM数据、雷达数据和遥感区域。

步骤S302，根据遥感区域初始化航线设计方向，得到初始航向。指定初始航向方向或者计算经济航向方向。其中经济航线方向，以航线条数最少，作为经济航线判定的依据，由于航空遥感中，航线的转弯占据了大量的飞行时间，航线数最少则飞行转弯少，从而可以减少飞行时间。

步骤S303，计算初始航线位置、采样起始、采样截止和实际条带覆盖范围。基于遥感区域和DEM数据，计算区域平均高度对应的平面作为基准面。基于此基准面、区域范围、条带旁向航向外延比例和航线方向，敷设成像条带并反求其对应的飞行航线位置。基于视场角视线追踪算法计算航线覆盖范围远近交点，将远近交点求平均值，则得出中心线交点(不采用中心视场角模式，是由于雷达的侧视成像，中心视场角对应的点，并不是地面覆盖范围水平距离的中心点)。若雷达同时给出水平采样带宽作为约束，则以其给定的地面水平采样带宽作为限制条件，计算期望地面交点；当雷达视场角远视线对应的交点到中心点的距离大于此水平采样带宽的一半时，以此水平采样带宽的半个长度为基准，向外侧取目标点平面坐标(此点为期望地面交点，并基于DEM取其高度Z)；反之以视场角远视线的交点为期望地面交点；同理求得近视线期望地面交点的集合；将近视线的(经水平采样带宽约束限制后的)期望地面交点集合，与空中飞行航线采样点，求距离得斜距集合，求此斜距的平均值，则为采样起始；同理，将远视线的(经水平采样带宽约束限制后的)交点集合，与空中飞行航线采样点，求距离得斜距集合，求此斜距的平均值，则为采样截止。采样起始确定后，以近视场交点为起点向外侧计算，求取第一个大于采样起始，小于采样截止的点，则为实际的航线覆盖范围边界点，即航线覆盖范围内边界点；同理采样截止确定后，以远视场交点为起始，向内侧采样计算，求取第一个小于采样截止的点，大于采样起始的值，则为实际的航线覆盖范围边界点，即航线覆盖范围外边界点；将这些内外边界点顺序连接起来，构建成航线条带的实际地面覆盖范围多边形。

步骤S304，计算下一成像条带的采样起始、采样截止和实际覆盖范围。根据预设重叠度和平均条带幅宽计算下一成像条带和对应的航线位置，并计算下一成像条带的采样起始和采样截止，以及基于采样起始和采样截止计算得到的实际覆盖范围，与S303中的采样起始、采样截止和实际覆盖范围计算过程相同。

步骤S305，计算初始条带和下一成像条带对应的实际重叠度。将一一对应的初始航线的条带覆盖范围远边界点和下一航线的条带覆盖范围近边界点之间求距离，获得距离最小值，分别除以初始航线和下一航线对应的条带幅宽值，两者中的小值，则为实际重叠度。

步骤S306，判断实际重叠度是否与预设重叠度一致。不一致时，根据重叠度差值，调整邻近航线位置，调整下一成像条带的采样起始和采样截止，进入步骤S304，反之，进入步骤S307。

步骤S307，判断是否超出遥感区域。否，将此航线添加入已计算完成的航线集，并重新作为初始航线，进入步骤S303，反之，则进入步骤S308。

步骤S308，跳出循环输出所有航线。即得到该航向对应的航线集。

步骤S309，旋转改变航线方向。即调整航线方向，得到下一航向，进入步骤S302。

步骤S310，计算每个航向对应的叠掩区域和阴影区域。

步骤S311，输出目标航线集。比较各个航向对应的叠掩区域和阴影区域，选择其中叠掩区域和阴影区域的区域数量最少的航向作为目标航向，将目标航向对应的航线集作为遥感区域的目标航线集。

上述方法能够全自动的计算叠掩区域和阴影区域，计算出叠掩和阴影影响最小的航线设计结果，从而保证雷达飞行航线的作业质量，推进雷达航空遥感作业的工程化应用。

在本实施例中，如图5所示，步骤S310，包括：

步骤S3101，按照第一预设步长获取遥感区域的航线集中的各个航线对应的雷达虚拟成像点。

步骤S3102，根据雷达参数和DEM数据计算各个航线的雷达虚拟成像点对应的外边界点和内边界点。

步骤S3103，以各个航线的内边界点为起点按第二预设步长向内边界点进行采样，得到多个采样点的平面坐标。

步骤S3104，根据平面坐标和DEM数据计算得到各个采样点的高程数据。

步骤S3105，获取各个采样点作为当前采样点，根据当前采样点和对应的下一个采样点的高程数据。

步骤S3106，分别计算当前采样点和对应的下一个采样点到雷达虚拟成像点的距离，得到第一距离和第二距离；当第一距离大于第二距离时，将下一采样点对应的区域作为叠掩区域，统计初始航向的各个叠掩区域，得到初始航向的叠掩区域。

步骤S3107，分别计算当前采样点和虚拟成像点构成的方向与重力方向间的夹角及下一个采样点和虚拟成像点构成的方向与重力方向间的夹角，得到第一夹角和第二夹角，当第一夹角大于第二夹角时，将下一采样点对应的区域作为阴影区域，统计初始航向的各个阴影区域，得到初始航向的阴影区域。

步骤S3108，计算叠掩区域和阴影区域的区域数量和。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种机载合成孔径雷达航线敷设装置200，包括：

初始条带计算模块201，用于获取根据DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽、初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围；

下一条带计算模块202，用于根据预设重叠度和所述平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，根据DEM数据、下一航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线的采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围；

差异度计算模块203，用于根据初始航线的成像条带覆盖范围，和下一初始航线的成像条带覆盖范围计算得到实际重叠度；计算实际重叠度和预设重叠度的差异值；

下一条带确定模块204，用于当差异值大于预设差异值时，根据差异值调整下一航线的航线位置，执行根据DEM数据、下一航线的航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围，直至差异值小于或等于预设差异值时，得到下一航线的航线位置和相关成像参数；

航线确定模块205，用于将下一成像条带作为初始成像条带，执行根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一成像条带的下一航线的航线位置，直至下一航线为遥感区域的最后一个航线，得到遥感区域的各个航线组成的航线集合。

在一个实施例中，初始条带计算模块201具体用于获取DEM数据、雷达参数和遥感区域；根据遥感区域确定航线的初始航向；根据遥感区域、DEM数据和雷达参数计算平均地形高和相对航高；根据平均地形高和相对航高计算平均条带幅宽；根据平均条带幅宽和初始航向计算初始航线位置；根据初始航线位置计算初始航线的采样起始和初始航线的采样截止；根据初始航线的采样起始和初始航线的采样截止、DEM数据、航线位置和雷达参数，计算初始航线的成像条带覆盖范围。

在一个实施例中，上述机载合成孔径雷达航线敷设装置200，还包括：

叠掩区域计算模块，用于以各个航线的雷达虚拟成像点对应的内边界点为起点按第一预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；根据平面坐标和DEM数据计算得到各个采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；获取各个成像采样点作为当前采样点，根据当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算当前采样点和下一个采样点到航线的雷达虚拟成像点的距离，得到第一距离和第二距离；当第一距离大于第二距离时，将下一采样点对应的区域作为叠掩区域；依次计算初始航向下每个航线的叠掩区域，统计所有的航线叠掩区域，得到初始航向的叠掩区域；按照给定的角度旋转步长，获取遥感区域的下一个航向，计算下一个航向对应的叠掩区域，依次旋转角度计算给定下一个航向，直至航向旋转一周，得到遥感区域的各个航向对应的叠掩区域；

航线调整模块，用于从各个航向对应的叠掩区域中选择区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，上述机载合成孔径雷达航线敷设装置200，还包括：

阴影区域计算模块，用于以各个航线的雷达虚拟成像点的内边界点为起点按第二预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；根据平面坐标和DEM数据计算得到各个采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；获取各个成像采样点作为当前采样点，根据当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算当前采样点和下一个采样点到雷达虚拟成像点的构成方向和重力方向的夹角，得到第一夹角和第二夹角；当第一夹角大于第二夹角时，将下一采样点对应的区域作为阴影区域，依次计算初始航向下每个航线的阴影区域，统计所有的航线阴影区域，得到初始航向下的测区阴影区域；按照给定的角度旋转步长，获取遥感区域的下一个航向，计算下一个航向对应的阴影区域，依次旋转角度计算给定的下一个航向，直至航向旋转一周，得到遥感区域的各个航向对应的阴影区域；

航线调整模块还用于从各个航向对应的阴影区域，选择阴影区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，航线调整模块还用于从各个航向对应的阴影区域和叠掩区域中选择区域数量两者之和最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，航线确定模块205具体还用于当差异值小于或等于预设差异值时，将下一成像条带作为初始成像条带。

图7示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是图1中的终端110(或服务器120)。如图7所示，该计算机设备通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现机载合成孔径雷达航线敷设方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行机载合成孔径雷达航线敷设方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，本申请提供的机载合成孔径雷达航线敷设装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图7所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该机载合成孔径雷达航线敷设装置的各个程序模块，比如，图6所示的初始条带计算模块201、下一条带计算模块203、差异度计算模块203、下一条带确定模块204和航线确定模块205。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本申请各个实施例的机载合成孔径雷达航线敷设方法中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取根据DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽、初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围；根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，根据DEM数据、下一航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线的采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围；根据初始航线的成像条带覆盖范围，和下一航线的成像条带覆盖范围计算得到实际重叠度；计算实际重叠度和预设重叠度的差异值；当差异值大于预设差异值时，根据差异值调整下一航线的航线位置，执行根据DEM数据、下一航线的航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围，直至差异值小于或等于预设差异值时，得到下一航线的航线位置和相关成像参数；将下一航线作为初始航线，执行根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，直至下一航线为遥感区域的最后一个航线，得到遥感区域的各个航线组成的航线集合。

在一个实施例中，获取DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽，初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围，包括：获取DEM数据、雷达参数和遥感区域；根据遥感区域确定航线的初始航向；根据遥感区域、DEM数据和雷达参数计算平均地形高和相对航高；根据平均地形高和相对航高计算平均条带幅宽；根据平均条带幅宽和初始航向计算初始航线的位置；根据初始航线的位置计算初始航线的采样起始和初始航线的采样截止；根据初始航线的采样起始和初始航线的采样截止、DEM数据、航线位置和雷达参数，计算初始航线的成像条带覆盖范围。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：以各个航线的雷达虚拟成像点对应的内边界点为起点按第一预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；根据平面坐标和DEM数据计算得到各个采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；获取各个成像采样点作为当前采样点，根据当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算当前采样点和下一个采样点到航线的雷达虚拟成像点的距离，得到第一距离和第二距离；当第一距离大于第二距离时，将下一采样点对应的区域作为叠掩区域；依次计算初始航向下每个航线的叠掩区域，统计所有的航线叠掩区域，得到初始航向的叠掩区域；按照给定的角度旋转步长，获取遥感区域的下一个航向，计算下一个航向对应的叠掩区域，依次旋转角度计算给定下一个航向，直至航向旋转一周，得到遥感区域的各个航向对应的叠掩区域；从各个航向对应的叠掩区域中选择区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取各个航向对应的阴影区域和对应的航线；从各个航向对应的叠掩区域中选择区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集，包括：从各个航向对应的阴影区域和叠掩区域中选择区域数量两者之和最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：以各个航线的雷达虚拟成像点的内边界点为起点按第二预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；根据平面坐标和DEM数据计算得到各个采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；获取各个成像采样点作为当前采样点，根据当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算当前采样点和下一个采样点到雷达虚拟成像点的构成方向和重力方向的夹角，得到第一夹角和第二夹角；当第一夹角大于第二夹角时，将下一采样点对应的区域作为阴影区域，依次计算初始航向下每个航线的阴影区域，统计所有的航线阴影区域，得到初始航向下的测区阴影区域；按照给定的角度旋转步长，获取遥感区域的下一个航向，计算下一个航向对应的阴影区域，依次旋转角度计算给定的下一个航向，直至航向旋转一周，得到遥感区域的各个航向对应的阴影区域；从各个航向对应的阴影区域，选择阴影区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：当差异值小于或等于预设差异值时，将下一成像条带作为初始成像条带。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取根据DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽、初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围；根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，根据DEM数据、下一航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线的采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围；根据初始航线的成像条带覆盖范围，和下一航线的成像条带覆盖范围计算得到实际重叠度；计算实际重叠度和预设重叠度的差异值；当差异值大于预设差异值时，根据差异值调整下一航线的航线位置，执行根据DEM数据、下一航线的航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围，直至差异值小于或等于预设差异值时，得到下一航线的航线位置和相关成像参数；将下一航线作为初始航线，执行根据预设重叠度和平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，直至下一航线为遥感区域的最后一个航线，得到遥感区域的各个航线组成的航线集合。

在一个实施例中，获取DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽，初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围，包括：获取DEM数据、雷达参数和遥感区域；根据遥感区域确定航线的初始航向；根据遥感区域、DEM数据和雷达参数计算平均地形高和相对航高；根据平均地形高和相对航高计算平均条带幅宽；根据平均条带幅宽和初始航向计算初始航线的位置；根据初始航线的位置计算初始航线的采样起始和初始航线的采样截止；根据初始航线的采样起始和初始航线的采样截止、DEM数据、航线位置和雷达参数，计算初始航线的成像条带覆盖范围。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：以各个航线的雷达虚拟成像点对应的内边界点为起点按第一预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；根据平面坐标和DEM数据计算得到各个采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；获取各个成像采样点作为当前采样点，根据当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算当前采样点和下一个采样点到航线的雷达虚拟成像点的距离，得到第一距离和第二距离；当第一距离大于第二距离时，将下一采样点对应的区域作为叠掩区域；依次计算初始航向下每个航线的叠掩区域，统计所有的航线叠掩区域，得到初始航向的叠掩区域；按照给定的角度旋转步长，获取遥感区域的下一个航向，计算下一个航向对应的叠掩区域，依次旋转角度计算给定下一个航向，直至航向旋转一周，得到遥感区域的各个航向对应的叠掩区域；从各个航向对应的叠掩区域中选择区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取各个航向对应的阴影区域和对应的航线；从各个航向对应的叠掩区域中选择区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集，包括：从各个航向对应的阴影区域和叠掩区域中选择区域数量两者之和最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：以各个航线的雷达虚拟成像点的内边界点为起点按第二预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；根据平面坐标和DEM数据计算得到各个采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；获取各个成像采样点作为当前采样点，根据当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算当前采样点和下一个采样点到雷达虚拟成像点的构成方向和重力方向的夹角，得到第一夹角和第二夹角；当第一夹角大于第二夹角时，将下一采样点对应的区域作为阴影区域，依次计算初始航向下每个航线的阴影区域，统计所有的航线阴影区域，得到初始航向下的测区阴影区域；按照给定的角度旋转步长，获取遥感区域的下一个航向，计算下一个航向对应的阴影区域，依次旋转角度计算给定的下一个航向，直至航向旋转一周，得到遥感区域的各个航向对应的阴影区域；从各个航向对应的阴影区域，选择阴影区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：当差异值小于或等于预设差异值时，将下一成像条带作为初始成像条带。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种机载合成孔径雷达航线敷设方法，其特征在于，所述方法包括：

获取根据DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽、初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围；其中，采样起始是指以水平采样带宽和波束角为约束，求解的成像条带区域内近距点边缘到雷达天线的平均斜距；采样截止是指以水平采样带宽和波束角为约束，求解的成像条带区域内远距点边缘到雷达天线的平均斜距；

根据预设重叠度和所述平均条带幅宽计算所述初始航线的下一航线位置，根据所述DEM数据、所述下一航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线的采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围；

根据所述初始航线的成像条带覆盖范围，和所述下一航线的成像条带覆盖范围计算得到实际重叠度；

计算所述实际重叠度和所述预设重叠度的差异值；

当所述差异值大于预设差异值时，根据所述差异值调整所述下一航线的航线位置，执行所述根据所述DEM数据、所述下一航线的航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围，直至所述差异值小于或等于所述预设差异值时，得到所述下一航线的航线位置和相关成像参数；

将所述下一航线作为所述初始航线，执行所述根据预设重叠度和所述平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，直至所述下一航线为所述遥感区域的最后一个航线，得到所述遥感区域的各个航线组成的航线集合；

其中，所述获取DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽，初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围，包括：

获取所述DEM数据、所述雷达参数和所述遥感区域；

根据所述遥感区域确定航线的初始航向；

根据所述遥感区域、DEM数据和雷达参数计算平均地形高和相对航高；

根据所述平均地形高和所述相对航高计算平均条带幅宽；

根据所述平均条带幅宽和所述初始航向计算所述初始航线的位置；

根据所述初始航线的位置计算所述初始航线的采样起始和所述初始航线的采样截止；

根据所述初始航线的采样起始和所述初始航线的采样截止、所述DEM数据、航线位置和雷达参数，计算所述初始航线的成像条带覆盖范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

以各个所述航线的雷达虚拟成像点对应的内边界点为起点按第一预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；

根据所述平面坐标和所述DEM数据计算得到各个所述采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；

获取各个所述成像采样点作为当前采样点，根据所述当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算所述当前采样点和下一个采样点到所述航线的雷达虚拟成像点的距离，得到第一距离和第二距离；

当所述第一距离大于所述第二距离时，将所述下一采样点对应的区域作为叠掩区域，依次计算初始航向下每个航线的叠掩区域，统计所有的航线叠掩区域，得到所述初始航向的叠掩区域；

按照给定的角度旋转步长，获取所述遥感区域的下一个航向，计算所述下一个航向对应的叠掩区域，依次旋转角度计算给定下一个航向，直至航向旋转一周，得到所述遥感区域的各个航向对应的叠掩区域；

从各个所述航向对应的叠掩区域中选择叠掩区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取各个所述航向对应的阴影区域和对应的航线；

所述从各个所述航向对应的叠掩区域中选择区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集，包括：从各个所述航向对应的阴影区域和所述叠掩区域中选择区域数量两者之和最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

以各个所述航线的雷达虚拟成像点对应的内边界点为起点按第二预设步长向外边界点进行采样，得到多个成像采样点的平面坐标；

根据所述平面坐标和所述DEM数据计算得到各个所述采样点的高程数据，从而获得其三维坐标；

获取各个所述成像采样点作为当前采样点，根据所述当前采样点和下一个采样点的三维坐标，分别计算所述当前采样点和下一个采样点到所述航线的雷达虚拟成像点的构成方向和重力方向的夹角，得到第一夹角和第二夹角；

当所述第一夹角大于所述第二夹角时，将所述下一采样点对应的区域作为阴影区域，依次计算所述初始航向下每个航线的阴影区域，统计所有的航线阴影区域，得到所述初始航向下的测区阴影区域；

按照给定的角度旋转步长，获取所述遥感区域的下一个航向，计算所述下一个航向对应的阴影区域，依次旋转角度计算给定的下一个航向，直至航向旋转一周，得到所述遥感区域的各个航向对应的阴影区域；

从各个所述航向对应的阴影区域，选择阴影区域数量最少的航向对应的航线集作为目标遥感区域的目标航线集。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述差异值小于或等于所述预设差异值时，将所述下一成像条带作为所述初始成像条带。

6.一种机载合成孔径雷达航线敷设装置，其特征在于，所述装置包括：

初始条带计算模块，用于获取根据DEM数据、雷达参数、遥感区域和初始航向计算得到的平均条带幅宽、初始航线位置、初始航线的采样起始、初始航线的采样截止和初始航线的成像条带覆盖范围；其中，采样起始是指以水平采样带宽和波束角为约束，求解的成像条带区域内近距点边缘到雷达天线的平均斜距；采样截止是指以水平采样带宽和波束角为约束，求解的成像条带区域内远距点边缘到雷达天线的平均斜距；

下一条带计算模块，用于根据预设重叠度和所述平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，根据所述DEM数据、所述下一航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线的采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围；

差异度计算模块，用于根据所述初始航线的成像条带覆盖范围，和所述下一初始航线的成像条带覆盖范围计算得到实际重叠度；计算所述实际重叠度和所述预设重叠度的差异值；

下一条带确定模块，用于当所述差异值大于预设差异值时，根据所述差异值调整所述下一航线的航线位置，执行所述根据所述DEM数据、所述下一航线的航线位置和雷达参数，计算下一航线的采样起始、下一航线采样截止和下一航线的成像条带覆盖范围，直至所述差异值小于或等于所述预设差异值时，得到所述下一航线的最终航线位置和相关成像参数；

航线确定模块，用于将所述下一航线作为所述初始航线，执行所述根据预设重叠度和所述平均条带幅宽计算初始航线的下一航线位置，直至所述下一航线为所述遥感区域的最后一个航线，得到所述遥感区域的各个航线组成的航线集合；

其中，所述初始航线计算模块具体用于获取所述DEM数据、所述雷达参数和所述遥感区域；根据所述遥感区域确定航线的初始航向；根据所述遥感区域、DEM数据和雷达参数计算平均地形高和相对航高；根据所述平均地形高和所述相对航高计算平均条带幅宽；根据所述平均条带幅宽和所述初始航向计算所述初始航线位置；根据所述初始航线位置计算所述初始航线的采样起始和所述初始航线的采样截止；根据所述初始航线的采样起始和所述初始航线的采样截止、所述DEM数据、航线位置和雷达参数，计算所述初始航线的成像条带覆盖范围。

7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

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