多基合成孔径雷达的目标三维定位方法技术

本发明专利技术公开了一种多基合成孔径雷达的目标三维定位方法，通过：场景中心点多普勒质心估计；回波数据距离向脉压和距离徙动校正；回波数据方位向脉压；计算目标点在各个图像中的双基距离和；计算目标点三维位置坐标；本发明专利技术的方法利用多基SAR图像各自的收发距离和信息进行目标三维定位，从而固定了多普勒质心，避免了现有的距离多普勒目标定位方法中多普勒质心估计误差引入的目标定位误差，并解决了现有定位方法不能恢复起伏目标高度信息的问题。本发明专利技术的方法可以灵活应用于基于多基SAR的地物高程测量、几何校正、目标定位、运动目标探测等领域。

【技术实现步骤摘要】
多基合成孔径雷达的目标三维定位方法
本专利技术属于雷达信号处理
，具体涉及雷达探测中多基SAR下对目标进行三维定位的技术。
技术介绍
SAR是一种全天时、全天候的现代高分辨率微波遥感成像雷达，在军事侦察、地形测绘、植被分析、海洋及水文观测、环境及灾害监视、资源勘探以及地壳微变检测等领域，SAR发挥了越来越重要的作用。多基SAR是一种接收站与发射站总数超过2个的SAR系统。它有以下三种模式：1)一发多收(一个发射站多个接收站)。2)多发一收。3)多发多收。多基SAR由于收发分置而有着很多突出的优点，它能获取目标的非后向散射信息，具有作用距离远、隐蔽性和抗干扰性强等特点。且多基SAR接收站不含大功率器件，其功耗低、体积小、重量轻，便于多种类型的飞机携带，造价较低。由于多基SAR能从多个角度对地物进行成像，从而能够恢复出目标的三维信息，给三维目标定位技术奠定了基础。总之，多基SAR作为一种空间对地观测的新手段，在民用和军用领域都有着广阔的发展空间。多基SAR由于收发分置而有着很多突出的优点，它能获取目标的非后向散射信息，具有作用距离远、隐蔽性和抗干扰性强等特点。另外，由于多基SAR接收机不含大功率器件，其功耗低、体积小、重量轻，便于多种类型的飞机携带，造价较低。多基SAR是一种接收站与发射站总数超过2个的SAR系统。它有以下三种模式：1)一发多收(一个发射站多个接收站)。2)多发一收。3)多发多收。它的特点在于能从多个角度对目标物体进行成像，从而能够恢复出目标的三维位置信息，这给三维目标定位技术奠定了基础。总之，多基SAR作为一种空间对地观测的新手段，在民用和军用领域都有着广阔的发展空间。相关文献：AnImprovedTargetLocationAlgorithmforGeneralAirborneBistaticSARSystem,XinZhou,YongLiandYaLi,PublicationYear:2013,Page(s):1-4.中，给出了一种双基SAR目标定位方法，但利用了多普勒质心信息进行目标定位。因此，它会受到多普勒质心估计误差的影响，定位精度无法得到保证。另外，它不能恢复出目标的三维信息，从而不适合用于多基SAR定位中。相关文献：S.Wenfeng,C.An,andZ.Changyao,“Range-dopplerapproachforcalibrationandlocationofair-borneSARimage,”inRadar,2006.CIE’06.InternationalConferenceon,Oct2006,pp.1–4.中，只考虑在单基SAR情况下的目标定位，由于在多基SAR配置下，双基距离和方程与多普勒频率方程无法直接求解，所以它们无法应用到多基SAR目标定位中；又由于它需要用多普勒质心，因此多普勒质心估计误差会严重影响它的目标定位精度。相关文献：J.Caffery,J.J.,“AnewapproachtothegeometryofTOAlocation,”inVehicularTechnologyConference,2000.IEEE-VTSFallVTC2000.52nd,vol.4,2000,pp.1943-1949vol.4.中，提出了一种基于最小乘法的地基多基雷达目标定位方法，由于该定位方法对回波延时的估计误差非常敏感，它的定位误差有10米，这远大于SAR图像分辨率，所以定位精度无法得到保证，无法用于多基SAR目标定位中。综上，传统距离多普勒目标定位方法存在多普勒质心估计不准和无法定位高度的问题。
技术实现思路
为解决传统距离多普勒目标定位方法中的多普勒质心估计问题和无法定位目标高度的问题，本专利技术提供一种多基合成孔径雷达的目标三维定位方法。本专利技术的技术方案为：多基合成孔径雷达的目标三维定位方法，包含以下步骤：S1：建立三维地理坐标系，确定场景中心点多普勒质心，并根据几何关系得到发射站和接收站的距离历史，根据得到的发射站和接收站的距离历史得到回波数据；S2：根据发射机发射的线性调频信号作为参考对回波数据进行距离向脉压，并根据数值RD算法对回波数据进行距离徙动校正；S3：对不同距离门构造不同的方位向参考函数，根据构造的方位向参考函数对回波数据进行方位向脉压；S4：根据回波数据的时延计算目标点在各个SAR图像中的双基距离和；S5：根据步骤S4得到的双基距离和，以及目标点所对应的方位向时刻计算目标点三维位置坐标。进一步地，所述步骤S1具体为：设定方位向时间的中心时刻记为零时刻，将此刻的接收机的位置设为(xR,yR,hR)，其中，xR、yR和hR分别为接收站的x轴、y轴和h轴坐标，以接收机飞行方向为Y轴正方向，高度正方向为H轴正方向，建立三维地理坐标系，则方位向零时刻即为场景中心点的多普勒质心时刻。本专利技术的有益效果：本专利技术公开了一种多基合成孔径雷达的目标三维定位方法，通过：场景中心点多普勒质心估计；回波数据距离向脉压和距离徙动校正；回波数据方位向脉压；计算目标点在各个图像中的双基距离和；计算目标点三维位置坐标；本专利技术的方法利用多基SAR图像各自的收发距离和信息进行目标三维定位，从而固定了多普勒质心，并且定位过程只需要用到双基距离和与多基SAR的坐标位置，避免了现有的距离多普勒目标定位方法中多普勒质心估计误差引入的目标定位误差，并解决了现有定位方法不能恢复起伏目标高度信息的问题。同时，本专利技术的方法可以灵活应用于基于多基SAR的地物高程测量、几何校正、目标定位、运动目标探测等领域。附图说明图1是本专利技术提供方法的流程图。图2是本专利技术具体实施方式采用的移不变模式多基SAR系统结构图。图3是本专利技术具体实施方式中采用的目标场景布置图。图4是本专利技术具体实施方式中回波距离向脉压后的二维时域图；其中，a图是第一个收发组合的脉压后回波数据；b图是第二个收发组合的脉压后回波数据；c图是第三个收发组合的脉压后回波数据；d图是第四个收发组合的脉压后回波数据。图5是本专利技术具体实施方式中利用计算出的参考点位置，图像进行距离徙动校正和方位向脉压后的图像；其中，A图是第一个收发组合的聚焦后回波数据；B图是第二个收发组合的聚焦后回波数据；C图是第三个收发组合的聚焦后回波数据；D图是第四个收发组合的聚焦后回波数据。具体实施方式为便于本领域的技术人员理解本专利技术的
技术实现思路
，现结合附图对本专利技术的技术方案做进一步地阐述。如图1所示为本专利技术的方案流程图，本专利技术的技术方案为：多基合成孔径雷达的目标三维定位方法，包含以下步骤：S1：建立三维地理坐标系，并确定方位向零时刻为场景中心点多普勒质心，根据几何关系生成回波数据；S2：根据发射的线性调频信号作为参考对回波数据进行距离向脉压，并根据数值RD算法对回波数据进行距离徙动校正；S3：对不同距离门构造不同的方位向参考函数，根据构造的方位向参考函数对回波数据进行方位向脉压；S4：根据回波数据的时延计算目标点在各个SAR图像中的双基距离和；S5：根据步骤S4得到的双基距离和，以及目标点所对应的方位向时刻计算目标点三维位置坐标。如图2所示为本专利技术具体实施方式采用的移不变模式多基SAR系统结构图。令方位向时间的中心时刻记为零时刻，把此刻的接收机的位置设为(xR,yR本文档来自技高网...

【技术保护点】
多基合成孔径雷达的目标三维定位方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：建立三维地理坐标系，确定场景中心点多普勒质心，并根据几何关系得到发射站和接收站的距离历史，根据得到的发射站和接收站的距离历史得到回波数据；S2：根据发射机发射的线性调频信号作为参考对步骤S1得到的回波数据进行距离向脉压，并根据数值RD算法对距离向脉压后的回波数据进行距离徙动校正；S3：对不同距离门构造不同的方位向参考函数，根据构造的方位向参考函数对经步骤S2得到的回波数据进行方位向脉压；S4：根据步骤S3得到的回波数据的时延计算目标点在各个SAR图像中的双基距离和；S5：根据步骤S4得到的双基距离和，以及目标点所对应的方位向时刻计算目标点三维位置坐标。

【技术特征摘要】
1.多基合成孔径雷达的目标三维定位方法，其特征在于，包含以下步骤：S1：建立三维地理坐标系，确定场景中心点多普勒质心，并根据几何关系得到发射站和接收站的距离历史，根据得到的发射站和接收站的距离历史得到回波数据；S2：根据发射机发射的线性调频信号作为参考对步骤S1得到的回波数据进行距离向脉压，并根据数值RD算法对距离向脉压后的回波数据进行距离徙动校正；S3：对不同距离门构造不同的方位向参考函数，根据构造的方位向参考函数对经步骤S2得到的回波数据进行方位向脉压；S4：根据步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：武俊杰，钟徐琦，杨建宇，黄钰林，杨海光，李中余，杨晓波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51