CN115856856A - 基于高程约束和归一化rd方程的机载sar定位方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法。所述方法包括：通过SAR成像数据以及飞行器速度数据构建距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程，将这三个约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组，再利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解，并根据局部高程数据对求解结果进行修正，以得到地面目标的精准坐标。采用本方法能够为机载SAR对存在较大地形起伏的地貌区域如山地、丘陵等地面目标定位提供更加精确、稳定的定位结果。
Description
技术领域
本申请涉及遥感技术领域，特别是涉及一种基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法。
背景技术
合成孔径雷达（SAR）是一种高分辨率成像雷达，其一般被安装于卫星（星载）或飞机平台（机载）。相比光学等被动成像模式，SAR在目标侦察监测等应用中具有一定的优势。SAR成像所发射的主动微波信号有较强穿透能力，使得SAR成像过程不易受云雨等恶劣天气影响，具有全天时全天候成像的优点。SAR图像还可直接获取目标相对传感器的位置信息，能够提供更多更全面的地面几何信息。在具备SAR成像优点的同时，机载SAR相较于星载SAR还具备观测位置及方式灵活多变等特点，更加适用于地面目标快速侦察定位等实际应用。
机载SAR目标定位是合成孔径雷达用于导航，火控以及制导等领域的关键技术，其实质是对合成孔径图像中像素点对应的经纬度的求解。传统用于SAR定位的RD方程常与地球椭球方程联立，由于地球半径远大于局部高程，无法有效约束高度。在复杂山地地貌等地形起伏较大的区域，SAR定位精度易受地球曲率及地形起伏影响。在无地面控制点的情况下直接基于SAR成像参数进行快速精确的目标点位置解算仍是一个富有挑战性的工作。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升SAR目标直接定位精度和鲁棒性的基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法。
一种基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法，所述方法包括：
获取成像数据以及飞行器速度数据，所述成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
根据所述成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
根据所述成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
根据所述距离约束方程、高度约束方程以及方位约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于所述阈值，则使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于所述阈值则所述近似坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。
在其中一实施例中，在利用所述牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解时，根据所述成像数据采用大距离作用下的目标快速定位算法计算得到地面目标的粗略位置坐标，并将所述粗略位置坐标作为牛顿迭代法的初始坐标。
在其中一实施例中，在利用所述牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解时，在每次迭代过程中，坐标修正量由雅可比矩阵计算得到，其中，将所述雅可比矩阵进行归一化处理。
在其中一实施例中，所述使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代包括：
根据所述近似坐标转换后得到的高度在所述局部高程数据中找到对应的真实高度；
根据所述真实高度以及其对应的真实经度和真实纬度进行坐标转换，以地心地固坐标系进行表示，将转换后的坐标重新进行牛顿迭代。
在其中一实施例中，所述距离约束方程表示为：
，在上式中，/>
表示所述飞行器在地心地固坐标系下的位置坐标，/>
表示所述地面目标在地心地固坐标系下的位置坐标，/>
表示所述飞行器与地面目标之间的距离。
在其中一实施例中，所述高度约束方程表示为：
，在上式中，/>
和/>
分别表示WGS-84坐标系下地球椭球的长短和半轴，/>
表示地面目标的高度。
在其中一实施例中，所述方位约束方程表示为：
，在上式中，/>
表示合成孔径雷达多普勒中心频率，/>
表示合成孔径雷达发射脉冲中心波长，/>
表示飞行器速度数据。
一种基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位装置，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取成像数据以及飞行器速度数据，所述成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
第一约束方程构建模块，用于根据所述成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
第二约束方程构建模块，用于根据所述成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
联立方程组构建模块，用于根据所述距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
近似坐标求解模块，用于利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
精准坐标求解模块，用于根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于所述阈值，则使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于所述阈值则所述近似坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取成像数据以及飞行器速度数据，所述成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
根据所述成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
根据所述成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
根据所述距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于所述阈值，则使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于所述阈值则所述近似坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。
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以下步骤：
获取成像数据以及飞行器速度数据，所述成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
根据所述成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
根据所述成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
根据所述距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于所述阈值，则使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于所述阈值则所述近似坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。
上述基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法，通过SAR成像数据以及飞行器速度数据构建距离约束方程、高度约束方程以及方位约束方程，将这三个约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组，再利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解，并根据局部高程数据对求解结果进行修正，以得到地面目标的精准坐标。采用本方法能够为机载SAR对存在较大地形起伏的地貌区域如山地、丘陵等地面目标定位提供更加精确、稳定的定位结果。在军事、测绘等领域的应用中具有重要意义。
附图说明
图1为一个实施例中基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法的流程示意图；
图2为一个实施例中机载SAR成像几何模型的示意图；
图3为一个实施例中使用局部高程数据修正牛顿迭代结果的原理示意图；
图4为一个实施例中在对基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法进行实施时的流程示意图；
图5为一个实施例中基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位装置的结构框图；
图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示，提供了一种基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法，包括以下步骤：
步骤S100，获取成像数据以及飞行器速度数据，该成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
步骤S110，根据成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
步骤S120，根据成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
步骤S130，根据距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
步骤S140，利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
步骤S150，根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于阈值，则使用局部高程数据对近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于阈值则近似地面目标坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。
在本实施例中，提出了利用归一化的联立方程组(RDH方程组)约束目标点高度H机载ASR对地面目标定位求解。本方法考虑了目标区域高程变化情况，可有效提升目标点高度H和地心地固坐标
的求解精度于稳定性。其中，机载SAR成像几何模型如图2所示。
在步骤S100中，飞行速度数据由搭载合成孔径雷达对地面目标进行探测时，飞行器在空间坐标系中的速度矢量。
在步骤S110中，由成像数据求得目标坐标相对于雷达的距离关系，在地心地固坐标系下建立距离约束方程：
在公式（1）中，
表示飞行器在地心地固坐标系下的位置坐标，由飞行器的组合导航设备获得，/>
表示地面目标在地心地固坐标系下的位置坐标，/>
表示飞行器与地面目标之间的距离，由通过雷达参数获得。
为修正地球曲率对目标定位的影响，引入地球椭球模型构建高度约束方程：
在公式（2）中，
和/>
分别为WGS-84坐标系下地球椭球的长短和半轴，表示目标位置附近的平均高程，/>
表示地面目标的高度。
在步骤S120中，根据成像数据和飞行器速度数据构建的方位约束方程表示为：
在公式（3）中，
表示合成孔径雷达多普勒中心频率，/>
表示合成孔径雷达发射脉冲中心波长，/>
以及/>
通过雷达参数获得，/>
表示飞行器速度数据由飞行器的组合导航设备获得。
在步骤S130中，根据距离约束方程、高度约束方程以及方位约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立RDH方程组
，该方程组通过地心地固坐标系中坐标(x, y, z)建立了对高度H的约束，方程组/>
表示为：
在步骤S140中，利用牛顿迭代法求解RDH方程组
的最小二范数值，设第k次迭代时目标点的地心地固坐标为/>
，第k次迭代的坐标修正量为/>
，则迭代过程可表示为：
在对公式（5）进行求解时，对雅克比矩阵
进行归一化处理：/>
其中，
，在每一次牛顿迭代计算中，对上述公式进行循环迭代求解，直到方程解的误差小于预设的限差为止，此时该次牛顿迭代得到的方程解便是地面目标在地心地固坐标系下的近似坐标。
在本实施例中，根据成像数据采用大距离作用下的目标快速定位算法计算得到地面目标的粗略位置坐标，并将粗略位置坐标作为牛顿迭代法的初始坐标。利用几何关系给出目标坐标的粗略位置坐标做个初始数据进行迭代可以大幅降低迭代次数，提高迭代效率，并提升计算速度。
在本实施例中，在牛顿迭代法每一次迭代计算过程中得到的近似坐标都采用局部DEM数据也就是局部高程数据进行修正，这样可在提升求解目标位置精度的同时保证稳定求解，使迭代结果收敛，使用局部高程数据修正牛顿迭代结果的原理如图3所示。
由于局部DEM数据中以经度，纬度及高度对目标位置进行表述，也就是目标位置坐标在WGS-84坐标系下，所以在通过牛顿迭代算法对RDH方程组
求解得到地面目标在地心地固坐标系下的近似坐标后，将其转换到WGS-84坐标系中进行表示，其转换公式为：/>
在公式（6）中，
为地面目标点在WGS-84坐标系中的坐标，/>
为其对应地心地固坐标系坐标，
在将地面目标的近似坐标转换到WGS-84坐标系中后，得到地面目标的经度、纬度以及高度。
接着根据局部高程（DEM）数据中对应地面目标高度的真实高度数据与转换得到的地面目标高度进行差值计算，若差值大于预设阈值，则使用局部高程数据对近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，也就是说此时得到的近似目标坐标并不准确需要继续进行牛顿迭代计算。若差值小于预设阈值，则说明近似目标坐标
为在不同的离散层找出与DEM最贴近的最优解。
在本实施例中，根据局部高程数据对近似坐标进行修正包括：根据近似坐标转换后得到的高度在局部高程数据中找到对应的真实高度，再根据真实高度以及其对应的真实经度和真实纬度进行坐标转换，以地心地固坐标系进行表示，将转换后的坐标重新进行牛顿迭代。
具体的，将WGS-84坐标系到地心地固坐标系的转换公式为：
在公式（7）中，
为地面目标点在WGS-84坐标系中的坐标，/>
为其对应地心地固坐标系坐标。
在本实施例中，根据本方法进行实际操作时还可按照图4所示的流程进行实施。
上述基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法，通过SAR成像数据以及飞行器速度数据构建距离约束方程、高度约束方程以及方位约束方程，将这三个约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组，再利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解，并根据局部高程数据对求解结果进行修正，以得到地面目标的精准坐标。本方法考虑了目标区域高程变化情况，可有效提升目标点高度H和地心地固坐标
的求解精度于稳定性。本方法提出使用局部DEM数据修正牛顿迭代法结果
和高度/>
。可在提升求解目标位置精度的同时保证稳定求解，使迭代结果收敛。采用本方法能够为机载SAR对存在较大地形起伏的地貌区域如山地、丘陵等地面目标定位提供更加精确、稳定的定位结果。在军事、测绘等领域的应用中具有重要意义。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位装置，包括：数据获取模块200、第一约束方程构建模块210、第二约束方程构建模块220、联立方程组构建模块230、近似坐标求解模块240和精准坐标求解模块250，其中：
数据获取模块200，用于获取成像数据以及飞行器速度数据，所述成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
第一约束方程构建模块210，用于根据所述成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
第二约束方程构建模块220，用于根据所述成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
联立方程组构建模块230，用于根据所述距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
近似坐标求解模块240，用于利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
精准坐标求解模块250，用于根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于所述阈值，则使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于所述阈值则所述近似坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。
关于基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位装置的具体限定可以参见上文中对于基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法的限定，在此不再赘述。上述SAR目标定位装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法。该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，该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6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，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取成像数据以及飞行器速度数据，所述成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
根据所述成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
根据所述成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
根据所述距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于所述阈值，则使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于所述阈值则所述近似坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。
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：
获取成像数据以及飞行器速度数据，所述成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
根据所述成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
根据所述成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
根据所述距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于所述阈值，则使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于所述阈值则所述近似坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。获取成像数据以及飞行器速度数据，所述成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
根据所述成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
根据所述成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
根据所述距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于所述阈值，则使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于所述阈值则所述近似坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。
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，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，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。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.基于高程约束和归一化RD方程的机载SAR定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取成像数据以及飞行器速度数据，所述成像数据由飞行器搭载的合成孔径雷达对地面目标进行探测得到；
根据所述成像数据进行求解得到所述地面目标相对于合成孔径雷达的距离关系，并在地心地固坐标系下构建距离约束方程，还引入地球椭球模型构建高度约束方程；
根据所述成像数据以及飞行器速度数据在地心地固坐标系下建立方位约束方程；
根据所述距离约束方程、方位约束方程以及高度约束方程进行联立得到在地心地固坐标系下对地面目标高度进行约束的联立方程组；
利用牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解得到地面目标的近似坐标，将该坐标转换到WGS-84坐标系下由经度、纬度以及高度进行表达；
根据预设的阈值对地面目标的高度以及局部高程数据之间的差值进行对比，若差值大于所述阈值，则使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代，若差值小于所述阈值则所述近似坐标为地面目标的精准坐标，以实现对地面目标的定位。
2.根据权利要求1所述的机载SAR定位方法，其特征在于，在利用所述牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解时，根据所述成像数据采用大距离作用下的目标快速定位算法计算得到地面目标的粗略位置坐标，并将所述粗略位置坐标作为牛顿迭代法的初始坐标。
3.根据权利要求1所述的机载SAR定位方法，其特征在于，在利用所述牛顿迭代法对所述联立方程组进行求解时，在每次迭代过程中，坐标修正量由雅可比矩阵计算得到，其中，将所述雅可比矩阵进行归一化处理。
4.根据权利要求1所述的机载SAR定位方法，其特征在于，所述使用局部高程数据对所述近似坐标进行修正后重新进行牛顿迭代包括：
根据所述近似坐标转换后得到的高度在所述局部高程数据中找到对应的真实高度；
根据所述真实高度以及其对应的真实经度和真实纬度进行坐标转换，以地心地固坐标系进行表示，将转换后的坐标重新进行牛顿迭代。
5.根据权利要求1-4任一项所述的机载SAR定位方法，其特征在于，所述距离约束方程表示为：
，在上式中，/>
表示所述飞行器在地心地固坐标系下的位置坐标，/>
表示所述地面目标在地心地固坐标系下的位置坐标，/>
表示所述飞行器与地面目标之间的距离。
6.根据权利要求5所述的机载SAR定位方法，其特征在于，所述高度约束方程表示为：
，在上式中，/>
和/>
分别表示WGS-84坐标系下地球椭球的长短和半轴，/>
表示地面目标的高度。
7.根据权利要求6所述的机载SAR定位方法，其特征在于，所述方位约束方程表示为：
，在上式中，/>
表示合成孔径雷达多普勒中心频率，/>
表示合成孔径雷达发射脉冲中心波长，/>
表示飞行器速度数据。/>
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|---|---|---|---|
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