CN114741661B - 基于地面目标线元等效的卫星sar载荷侦察概率计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于地面目标线元等效的卫星SAR载荷侦察概率计算方法及装置,该方法包括:基于地面目标活动区域经纬度坐标,将地面目标活动区域等效为一条直线,得到地面目标线元等效区域;判断地面目标线元等效区域与SAR成像卫星最大载荷视场范围的相对位置关系;在相对位置关系的基础上,结合SAR成像卫星实际探测幅宽、最大载荷视场范围计算SAR卫星实际波束对地面目标线元等效区域的侦察范围;利用侦察范围和最大载荷视场范围计算SAR成像卫星对地面目标活动区域的侦察概率。该侦察概率计算方法将地面活动区域进行线元等效,有效填补了航天侦察领域针对非合作SAR侦察卫星对地面目标侦照概率计算缺失的问题,可以有效应用于地面目标的航天侦察领域。
Description
技术领域
本发明属于航天侦察技术领域,具体涉及一种基于地面目标线元等效的卫星SAR载荷侦察概率计算方法。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)卫星利用携载的SAR在距离向发射线性调频信号、压缩回波信号的技术和在方位向的合成孔径技术对目标成像。随着SAR技术的发展,SAR卫星的地面分辨率已接近光学成像卫星的地面分辨率,加之SAR是一种全天时、全天候的微波遥感成像雷达,因此已逐渐得到广泛应用。
应对国外航天器侦察主要判断非合作航天侦察卫星对地面目标区域的载荷过境时间以及载荷过境时段内对目标的探测概率,传统的探测概率计算直接以卫星侦察波束侦照到目标为前提假设,缺失了最基础的侦察概率计算,即缺失了侦察卫星实际波束侦照到目标区域的概率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供了一种基于地面目标线元等效的卫星SAR载荷侦察概率计算方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现:
本发明实施例提供了一种基于地面目标线元等效的卫星SAR载荷侦察概率计算方法,包括步骤:
基于地面目标活动区域经纬度坐标,将所述地面目标活动区域等效为一条直线,得到地面目标线元等效区域;
判断所述地面目标线元等效区域与SAR成像卫星最大载荷视场范围的相对位置关系;
在所述相对位置关系的基础上,结合SAR成像卫星实际探测幅宽、所述最大载荷视场范围计算SAR卫星实际波束对所述地面目标线元等效区域的侦察范围;
利用所述侦察范围和所述最大载荷视场范围计算所述SAR成像卫星对所述地面目标活动区域的侦察概率。
在本发明的一个实施例中,基于地面目标活动区域经纬度坐标,将所述地面目标活动区域等效为一条直线,得到地面目标线元等效区域,包括:
获取所述地面目标活动区域的所述经纬度坐标,连接所述经纬度坐标中经度最小值、纬度最小值的点和经度最大值、纬度最大值的点以形成一条直线,得到所述地面目标线元等效区域。
在本发明的一个实施例中,判断所述地面目标线元等效区域与SAR成像卫星最大载荷视场范围的相对位置关系,包括:
基于卫星在空间中的位置,结合SAR卫星侧视角范围计算侦察卫星在地面区域的最大载荷视场范围;
判断所述地面目标线元等效区域与所述最大载荷视场范围的相对位置关系。
在本发明的一个实施例中,所述相对位置关系包括:所述地面目标线元等效区域处于所述最大载荷视场范围、所述地面目标线元等效区域部分处于所述最大载荷视场范围和所述地面目标线元等效区域超出所述最大载荷视场范围。
在本发明的一个实施例中,在所述相对位置关系的基础上,结合SAR成像卫星实际探测幅宽、所述最大载荷视场范围计算SAR卫星实际波束对所述地面目标线元等效区域的侦察范围,包括:
当所述地面目标线元等效区域处于所述最大载荷视场范围时,计算所述地面目标线元等效区域的端点距离所述最大载荷视场范围边界的第一距离和第二距离;
判断所述第一距离、所述第二距离与所述实际探测幅宽的第一大小关系;
根据所述第一大小关系计算所述侦察范围。
在本发明的一个实施例中,利用所述侦察范围和所述最大载荷视场范围计算所述SAR成像卫星对所述地面目标活动区域的侦察概率,包括:
在本发明的一个实施例中,在所述相对位置关系的基础上,结合SAR成像卫星实际探测幅宽、所述最大载荷视场范围计算SAR卫星实际波束对所述地面目标线元等效区域的侦察范围,包括:
当所述地面目标线元等效区域部分处于所述最大载荷视场范围时,计算所述地面目标线元等效区域进入所述最大载荷视场范围的端点距离所述最大载荷视场范围边界的第三距离;
判断所述第三距离与所述实际探测幅宽的第二大小关系;
根据所述第二大小关系计算所述侦察范围。
在本发明的一个实施例中,利用所述侦察范围和所述最大载荷视场范围计算所述SAR成像卫星对所述地面目标活动区域的侦察概率,包括:
在本发明的一个实施例中,在所述相对位置关系的基础上,结合SAR成像卫星实际探测幅宽、所述最大载荷视场范围计算SAR卫星实际波束对所述地面目标线元等效区域的侦察范围,包括:
本发明的另一个实施例提供了一种基于地面目标线元等效的卫星SAR载荷侦察概率计算装置,包括:
地面目标线元等效模块,用于基于地面目标活动区域经纬度坐标,将所述地面目标活动区域等效为一条直线,得到地面目标线元等效区域;
相对位置关系判断模块,用于判断所述地面目标线元等效区域与SAR成像卫星最大载荷视场范围的相对位置关系;
侦察范围计算模块,用于在所述相对位置关系的基础上,结合SAR成像卫星实际探测幅宽、所述最大载荷视场范围计算SAR卫星实际波束对所述地面目标线元等效区域的侦察范围;
侦察概率计算模块,用于利用所述侦察范围和所述最大载荷视场范围计算所述SAR成像卫星对所述地面目标活动区域的侦察概率。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1、本发明的侦察概率计算方法将地面活动区域进行线元等效,不考虑探测面积,卫星侦照到区域即侦察到目标,结合等效区域与SAR成像卫星最大载荷视场范围的相对位置和SAR卫星实际波束对地面目标线元等效区域的侦察范围,从而计算出空间非合作SAR成像侦察卫星对地面目标的侦察概率,简化了问题规模,提高了求解速度,有效填补了航天侦察领域针对非合作SAR侦察卫星对地面目标侦照概率计算缺失的问题,可以有效应用于地面目标的航天侦察领域。
2、本发明的侦察概率计算方法针对非合作目标载荷参数难以获取的问题,仅用到SAR卫星侧视角以及探测幅宽两个参数,减小操作使用难度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于地面目标线元等效的卫星SAR载荷侦察概率计算方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的一种地面目标活动区域线元等效示意图;
图3为本发明实施例提供的一种侦察卫星过境过程在地面区域投影示意图;
图9为本发明实施例提供的一种地面目标线元等效区域超出侦察卫星最大载荷视场范围的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1,图1为本发明实施例提供的一种基于地面目标线元等效的卫星SAR载荷侦察概率计算方法的流程示意图。该侦察概率计算方法包括步骤:
S1、基于地面目标活动区域经纬度坐标,将所述地面目标活动区域等效为一条直线,得到地面目标线元等效区域。
具体的,获取所述地面目标活动区域的所述经纬度坐标,连接所述经纬度坐标中经度最小值、纬度最小值的点和经度最大值、纬度最大值的点以形成一条直线,得到所述地面目标线元等效区域。
请参见图2,图2为本发明实施例提供的一种地面目标活动区域线元等效示意图。在一个具体实施例中,已知地面目标活动区域经纬度坐标n个顶点的经纬坐标分别为,…,在其中找出地面目标活动区域中经度最小、纬度最小值的点和经度最大、纬度最大值的点并进行连接,从而将地面目标活动区域范围等效为过端点和端点的一条直线,得到地面目标线元等效区域。
S2、判断所述地面目标线元等效区域与SAR成像卫星最大载荷视场范围的相对位置关系。具体包括:
S21、基于卫星在空间中的位置,结合SAR卫星侧视角范围计算侦察卫星在地面区域的最大载荷视场范围。
请参见图3,图3为本发明实施例提供的一种侦察卫星过境过程在地面区域投影示意图。
具体的,基于卫星轨道根数轨道外推算法解算卫星不同时刻点在空间中的位置,即大地坐标系下的经度、纬度和高度,结合SAR卫星最大侧摆角范围计算出侦察卫星在地面区域的最大载荷视场,并且确定最大载荷视场边界距离,得到最大载荷视场范围,如图3所示。
S22、判断所述地面目标线元等效区域与所述最大载荷视场范围的相对位置关系。
具体的,相对位置关系包括:所述地面目标线元等效区域处于所述最大载荷视场范围、所述地面目标线元等效区域部分处于所述最大载荷视场范围和所述地面目标线元等效区域超出所述最大载荷视场范围。
S3、在所述相对位置关系的基础上,结合SAR成像卫星实际探测幅宽、所述最大载荷视场范围计算SAR卫星实际波束对所述地面目标线元等效区域的侦察范围。
在一个具体实施例中,当地面目标线元等效区域处于所述最大载荷视场范围时,步骤S3包括:
S32、判断所述第一距离、所述第二距离与所述实际探测幅宽的第一大小关系。
S33、根据所述第一大小关系计算所述侦察范围。
在另一个具体实施例中,当所述地面目标线元等效区域部分处于所述最大载荷视场范围时,步骤S3包括:
S31、计算所述地面目标线元等效区域进入所述最大载荷视场范围的端点距离所述最大载荷视场范围边界的第三距离。
S32、判断所述第三距离与所述实际探测幅宽的第二大小关系。
S33、根据所述第二大小关系计算所述侦察范围。
S4、利用所述侦察范围和所述最大载荷视场范围计算所述SAR成像卫星对所述地面目标活动区域的侦察概率。
在一个具体实施例中,地面目标线元等效区域处于所述最大载荷视场范围时,侦察概率计算包括:
在一个具体实施例中,当所述地面目标线元等效区域部分处于所述最大载荷视场范围时,侦察概率当计算包括:
在一个具体实施例中,请参见图9,图9为本发明实施例提供的一种地面目标线元等效区域超出侦察卫星最大载荷视场范围的示意图。
当所述地面目标线元等效区域超出所述最大载荷视场范围时,此时,地面目标线元等效区域的两个端点均位于最大载荷视场范围外,卫星的实际探测幅宽覆盖地面目标线元等效区域,SAR卫星实际波束对地面目标线元等效区域的侦察范围大小为,最大探测范围为,因此侦察概率为:
本实施例的侦察概率计算方法将地面活动区域进行线元等效,不考虑探测面积,卫星侦照到区域即侦察到目标,结合等效区域与SAR成像卫星最大载荷视场范围的相对位置和SAR卫星实际波束对地面目标线元等效区域的侦察范围,从而快速计算出空间非合作SAR成像侦察卫星对地面目标的侦察概率,简化了问题规模,提高了求解速度,有效填补了航天侦察领域针对非合作SAR侦察卫星对地面目标侦照概率计算缺失的问题,可以有效应用于地面目标的航天侦察领域。另外,该侦察概率计算方法针对非合作目标载荷参数难以获取的问题,仅用到SAR卫星侧视角以及探测幅宽两个参数,减小操作使用难度。
实施例二
在实施例一的基础上,本实施例提供了一种基于地面目标线元等效的卫星SAR载荷侦察概率计算装置,该装置包括:地面目标线元等效模块、相对位置关系判断模块、侦察范围计算模块和侦察概率计算模块。
具体的,地面目标线元等效模块用于基于地面目标活动区域经纬度坐标,将所述地面目标活动区域等效为一条直线,得到地面目标线元等效区域。相对位置关系判断模块,用于判断所述地面目标线元等效区域与SAR成像卫星最大载荷视场范围的相对位置关系。侦察范围计算模块,用于在所述相对位置关系的基础上,结合SAR成像卫星实际探测幅宽、所述最大载荷视场范围计算SAR卫星实际波束对所述地面目标线元等效区域的侦察范围。侦察概率计算模块,用于利用所述侦察范围和所述最大载荷视场范围计算所述SAR成像卫星对所述地面目标活动区域的侦察概率。
上述各个模块的具体实施步骤请参见实施例一,本实施例不再赘述。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于地面目标面元等效的卫星光学载荷侦察概率计算方法,其特征在于,包括步骤:
基于地面目标活动区域的经纬度坐标,将所述地面目标活动区域简化为矩形区域,得到地面目标面元等效区域;
判断所述地面目标面元等效区域与光学成像卫星最大载荷视场范围的第一相对位置关系,所述第一相对位置关系包括:所述地面目标面元等效区域处于所述最大载荷视场范围内、所述地面目标面元等效区域部分处于所述最大载荷视场范围、所述地面目标面元等效区域超出所述最大载荷视场范围;
在所述第一相对位置关系的基础上,判断所述地面目标面元等效区域与所述光学成像卫星的光学载荷实际探测幅宽的第二相对位置关系,包括:当所述地面目标面元等效区域处于所述最大载荷视场范围内时,计算所述地面目标面元等效区域垂直于卫星飞行轨迹方向的第一等效宽度,以及所述地面目标面元等效区域的两端距离所述最大载荷视场范围边界的第一距离和第二距离;判断所述第一等效宽度与所述光学载荷实际探测幅宽的第一大小关系,并在所述第一大小关系的基础上判断所述第一距离、所述第二距离和所述光学载荷实际探测幅宽的第二大小关系;根据所述第一大小关系和所述第二大小关系判断所述第二相对位置关系;
基于所述第一相对位置关系或所述第二相对位置关系,结合所述地面目标面元等效区域垂直于卫星飞行轨迹方向的第一等效宽度、所述最大载荷视场范围、所述光学载荷实际探测幅宽计算卫星光学载荷对目标区域的侦察概率。
2.根据权利要求1所述的基于地面目标面元等效的卫星光学载荷侦察概率计算方法,其特征在于,基于地面目标活动区域的经纬度坐标,将所述地面目标活动区域简化为矩形区域,得到地面目标面元等效区域,包括:
获取所述地面目标活动区域的所述经纬度坐标,利用所述经纬度坐标中经度坐标的最大值和最小值、纬度坐标的最大值和最小值作矩形区域,得到所述地面目标面元等效区域。
3.根据权利要求1所述的基于地面目标面元等效的卫星光学载荷侦察概率计算方法,其特征在于,判断所述地面目标面元等效区域与光学成像卫星最大载荷视场范围的第一相对位置关系,包括:
基于卫星空间位置,结合卫星光学载荷侧摆角范围计算卫星载荷在地面区域的最大载荷视场范围;
判断所述地面目标面元等效区域与光学成像卫星最大载荷视场范围的第一相对位置关系。
4.根据权利要求1所述的基于地面目标面元等效的卫星光学载荷侦察概率计算方法,其特征在于,基于所述第一相对位置关系或所述第二相对位置关系,结合所述地面目标面元等效区域垂直于卫星飞行轨迹方向的第一等效宽度、所述最大载荷视场范围、所述光学载荷实际探测幅宽计算卫星光学载荷对目标区域的侦察概率,包括:
当所述第一大小关系满足d<W且第二大小关系满足min{d1,d2}≥W时,所述侦察概率为:
其中,P1为光学载荷实际探测幅宽完全覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,P2为光学载荷实际探测幅宽部分覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,W为光学载荷实际探测幅宽,d为第一等效宽度,L为最大载荷视场范围,d1为第一距离,d2为第二距离;
当所述第一大小关系满足d<W且第二大小关系满足min{d1,d2}≤W、max{d1,d2}≥W、(W-d)≥min{d1,d2}时,所述侦察概率为:
其中,P1为光学载荷实际探测幅宽完全覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,P2为光学载荷实际探测幅宽上部分覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,W为光学载荷实际探测幅宽,d为第一等效宽度,L为最大载荷视场范围,d1为第一距离,d2为第二距离;
当所述第一大小关系满足d<W且第二大小关系满足min{d1,d2}≤W,max{d1,d2}≥W,(W-d)<min{d1,d2}时,所述侦察概率为:
其中,P1为光学载荷实际探测幅宽完全覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,P2为光学载荷实际探测幅宽上部分覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,P3为光学载荷实际探测幅宽下部分覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,W为光学载荷实际探测幅宽,d为第一等效宽度,L为最大载荷视场范围,d1为第一距离,d2为第二距离;
当所述第一大小关系满足d≥W且第二大小关系满足min{d1,d2}≥W时,所述侦察概率为:
其中,P1为光学载荷实际探测幅宽完全处于地面目标面元等效区域时的侦察概率,P2为光学载荷实际探测幅宽部分覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,W为光学载荷实际探测幅宽,d为第一等效宽度,L为最大载荷视场范围,d1为第一距离,d2为第二距离;
当所述第一大小关系满足d≥W且第二大小关系满足min{d1,d2}≤W,max{d1,d2}≥W时,所述侦察概率为:
其中,P1为光学载荷实际探测幅宽完全处于地面目标面元等效区域时的侦察概率,P2为光学载荷实际探测幅宽上部分覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,P3为光学载荷实际探测幅宽下部分覆盖地面目标面元等效区域时的侦察概率,W为光学载荷实际探测幅宽,d为第一等效宽度,L为最大载荷视场范围,d1为第一距离,d2为第二距离;
当所述第一大小关系满足d≥W且第二大小关系满足max{d1,d2}≤W时,所述侦察概率为:
5.根据权利要求1所述的基于地面目标面元等效的卫星光学载荷侦察概率计算方法,其特征在于,在所述第一相对位置关系的基础上,判断所述地面目标面元等效区域与所述光学成像卫星的光学载荷实际探测幅宽的第二相对位置关系,包括:
当所述地面目标面元等效区域部分处于所述最大载荷视场范围时,计算所述地面目标面元等效区域进入所述最大载荷视场范围的第二等效宽度;
判断所述第二等效宽度与所述光学载荷实际探测幅宽的第三大小关系,并在所述第三大小关系的基础上判断所述第二等效宽度、所述最大载荷视场范围、所述光学载荷实际探测幅宽之间的第四大小关系;
根据所述第三大小关系和所述第四大小关系判断所述第二相对位置关系。
6.根据权利要求5所述的基于地面目标面元等效的卫星光学载荷侦察概率计算方法,其特征在于,
当所述第三大小关系满足d3<W时,则所述光学载荷实际探测幅宽部分覆盖所述地面目标面元等效区域,所述侦察概率为:
其中,L为最大载荷视场范围,d为第一等效宽度,d3为第二等效宽度;
当所述第三大小关系满足d3>W,且所述第四大小关系满足W<(L-d3)时,所述侦察概率为:
其中,P1为光学载荷实际探测幅宽完全处于地面目标面元等效区域时的侦察概率,P2为光学载荷实际探测幅宽部分处于地面目标面元等效区域时的侦察概率,W为光学载荷实际探测幅宽,d为第一等效宽度,L为最大载荷视场范围,d3为第二等效宽度;
当所述第三大小关系满足d3>W,且所述第四大小关系满足W≥(L-d3)时,所述侦察概率为:
8.一种基于地面目标面元等效的卫星光学载荷侦察概率计算装置,其特征在于,包括:
地面目标面元等效模块,用于基于地面目标活动区域的经纬度坐标,将所述地面目标活动区域简化为矩形区域,得到地面目标面元等效区域;
第一相对位置关系判断模块,用于判断所述地面目标面元等效区域与光学成像卫星最大载荷视场范围的第一相对位置关系,所述第一相对位置关系包括:所述地面目标面元等效区域处于所述最大载荷视场范围内、所述地面目标面元等效区域部分处于所述最大载荷视场范围、所述地面目标面元等效区域超出所述最大载荷视场范围;
第二相对位置关系判断模块,用于在所述第一相对位置关系的基础上,判断所述地面目标面元等效区域与所述光学成像卫星的光学载荷实际探测幅宽的第二相对位置关系,包括:当所述地面目标面元等效区域处于所述最大载荷视场范围内时,计算所述地面目标面元等效区域垂直于卫星飞行轨迹方向的第一等效宽度,以及所述地面目标面元等效区域的两端距离所述最大载荷视场范围边界的第一距离和第二距离;判断所述第一等效宽度与所述光学载荷实际探测幅宽的第一大小关系,并在所述第一大小关系的基础上判断所述第一距离、所述第二距离和所述光学载荷实际探测幅宽的第二大小关系;根据所述第一大小关系和所述第二大小关系判断所述第二相对位置关系;
侦察概率计算模块,用于基于所述第一相对位置关系或所述第二相对位置关系,结合所述地面目标面元等效区域垂直于卫星飞行轨迹方向的第一等效宽度、所述最大载荷视场范围、所述光学载荷实际探测幅宽计算卫星光学载荷对目标区域的侦察概率。
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CN114741661A (zh) | 2022-07-12 |
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