一种基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法及装置，所述方法包括读取双基前视SAR的系统参数以及斜距图数据，按照建立的笛卡尔坐标系，计算斜距和Rp；计算场景点的多普勒频率fp；根据所述斜距和Rp以及多普勒频率fp，确定地距图上点目标在斜距图中的距离位置和方位位置。采用本发明专利技术所述基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法及装置，对于双基前视SAR快速几何校正给出了一个具体的解决方法，采用级数反演的方法，解决了计算多普勒频率效率低的问题，弥补了现有双基SAR快速几何校正过程中的空缺。

【技术实现步骤摘要】
一种基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法及装置
本专利技术属于电子
，涉及实时成像监测技术，具体涉及基于级数反演的双基前视SAR快速几何校正方法。
技术介绍
双基地合成孔径雷达(Bistaticsyntheticapertureradar,简写为BiSAR)是指收发天线分置于两个不同运动平台的雷达系统。与单基地SAR相比，双基SAR具有隐蔽性好，安全性高，抗干扰能力强，低成本和灵活性强的优点，并且能够实现一些单基地SAR所无法实现的特殊模式，如前视成像。然而由于发射机斜视、接收机前视的工作模式使得收发平台高度不断变化和运动方向不同，从而导致最后的斜距图与地距图差异较大。传统的单基SAR斜距图与地距图只存在固定的角度差，斜距图到地距图的几何校正简单，由于双基的特殊构型，其成像平面随时间变化，使得几何形变校正困难，且在斜投地过程不存在显性对应关系。如果要得到完整的双基SAR地距图，就需要对地距图进行逐点的校正，但是逐点校正对于一个大场景的斜距图来说，计算量巨大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法及装置。该方法基于级数反演算法，一次求解地距上多个点目标的斜视角信息，进行快速几何校正。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术提供一种基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法，该方法包括如下内容：S1、获取SAR的系统参数数据以及斜距图数据；S2、按照建立的笛卡尔坐标系，计算斜距和Rp；S3、计算场景点的多普勒频率fp；S4、根据所述斜距和Rp以及多普勒频率fp，确定地距图上点目标在斜距图中的距离位置和方位位置。优选的，所述系统参数包括发射机与接收机的飞行夹角ψ、采样频率fs、脉冲发射频率PRF、脉冲发射个数N，在接收机坐标系下场景点坐标(xp,yp,0)，接收机平台位置(locrx,locry,locrz)，发射机平台位置(loctx,locty,loctz)，接收机平台速度以及发射机平台速度优选的，获取SAR的系统参数数据及斜距图数据之后，还包括，根据发射机与接收机的飞行夹角ψ，将发射机坐标转换到接收机坐标系中为(loctx1,locty1,loctz1)，其中，旋转矩阵为优选的，斜距和Rp的计算公式为：Rp＝Rrp+Rtp，(1)其中，Rtp为场景中各个点到发射机的距离，Rrp为场景中各个点到接收机的距离。优选的，所述计算场景点的多普勒频率fp，具体为，其中，λ为系统工作波长，以场景中心点(xc,yc)为初始点，代入(4)式计算初始的多普勒频率fd0，即fd0＝f(xc,yc)。对式(4)在yp＝yc出进行泰勒展开，得到-λfd0＝f0+f1(yp-yc)+f2(yp-yc)2+...(5)对式(5)进行整理可以得到-λfd0-f0＝f1(yp-yc)+f2(yp-yc)2+...(6)此时对式(6)利用级数反演的方法，可以求得将不同的xp带入到式(7)中，求出所有和场景中心点具有相同多普勒频率fd0的点目标，然后按照斜对角的方式，场景中心点左右依次选取斜对角上的场景点，同理求出不同的多普勒线包含的点目标，最后将剩余场景点作为包含的点目标，单独求出多普勒频率fp。优选的，所述根据所述斜距和Rp以及多普勒频率fp，确定地距图上点目标在斜距图中的距离位置和方位位置，还包括，在该位置周围选取8×8个图像像素点，利用两维Sinc插值得到投影灰度信息，公式如下：其中n,m为距离和方位的索引位置，为图像距离向相邻点对应的距离间隔，为方位向相邻点对应的多普勒间隔，c为光速。根据本专利技术的另外一个实施例，本专利技术提供了一种基于级数反演的双基SAR快速几何校正装置，其特征在于，所述装置包括，获取模块，用于获取SAR的系统参数数据以及斜距图数据；第一计算模块，用于按照建立的笛卡尔坐标系，计算斜距和Rp；第二计算模块，用于计算场景点的多普勒频率fp；确定模块，用于根据所述斜距和Rp以及多普勒频率fp，确定地距图上点目标在斜距图中的距离位置和方位位置。优选的，所述装置还包括转换模块，用于获取SAR的系统参数数据及斜距图数据之后，根据发射机与接收机的飞行夹角ψ，将发射机坐标转换到接收机坐标系中为(loctx1,locty1,loctz1)，其中，旋转矩阵为采用本专利技术所述基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法及装置，对于双基前视SAR快速几何校正给出了一个具体的解决方法，采用级数反演的方法，解决了计算多普勒频率效率低的问题，弥补了现有双基SAR快速几何校正过程中的空缺。附图说明图1为本专利技术提出的基于级数反演的SAR快速几何校正方法流程图；图2为本专利技术提出的基于级数反演的SAR快速几何校正方法一实施例图；图3为本专利技术提出的基于级数反演的SAR快速几何校正装置框架图；具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作出详细说明。如图1和2所示，本专利技术提供一种基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法，所述方法包括如下内容：步骤S1、获取SAR的系统参数数据以及斜距图数据；星-地双基地SAR系统为一个典型的被动SAR系统，发射机为在轨的卫星或者飞机，接收机为近地表静止接收(也可固定于高山，甚至同步轨道卫星上)，接收系统包括直达波天线和雷达波天线，其中，直达波天线指向发射机来接收信号，用于信号的同步处理，以去除各种非理想干扰源所引入的相位，为成像提供支撑；雷达波天线的波束主要用于获取较高的场景目标散射雷达波功率，其指向场景方向，接收场景发射的雷达波，用于后续的场景区域的成像和干涉处理。SAR系统几何拓扑关系中可以看出，发射机在地表的波束覆盖范围非常大，而接收机由于距离目标场景区域较近，其波束覆盖范围较小。因此，该系统的突出特点是系统几何关系的高度非对称性。传统的单基SAR斜距图与地距图只存在固定的角度差，斜距图到地距图的几何校正简单，由于双基的特殊构型，其成像平面随时间变化，使得几何形变校正困难，且在斜投地过程不存在显性对应关系。如果要得到完整的双基SAR地距图，就需要对地距图进行逐点的校正，但是逐点校正对于一个大场景的斜距图来说，计算量巨大。因此，在本专利技术中，提出的校正方法，首先，获取系统参数及斜距图数据。其中，所述系统参数包括发射机与接收机的飞行夹角ψ、采样频率fs、脉冲发射频率PRF、脉冲发射个数N，在接收机坐标系下场景点坐标(xp,yp,0)，接收机平台位置(locrx,locry,locrz)，发射机平台位置(loctx,locty,loctz)，接收机平台速度以及发射机平台速度在获取这些所需要的数据后，根据发射机与接收机的飞行夹角ψ，将发射机坐标转换到接收机坐标系中为(loctx1,locty1,loctz1)，其中，旋转矩阵为步骤S2、按照建立的笛卡尔坐标系，计算斜距和Rp；笛卡尔坐标系就是直角坐标系和斜角坐标系的统称。相交于原点的两条数轴，构成了平面放射坐标系。如两条数轴上的度量单位相等，则称此放射坐标系为笛卡尔坐标系。两条数轴互相垂直的笛卡尔坐标系，称为笛卡尔直角坐标系，否则称为笛卡尔斜角坐标系。为了沟通空间图形与数的研究，我们需要建立空间的点与有序数组之间的联系，为此，我们通过引进空间直角坐标系来实现。过定点O，作三条互相垂直的数轴，它们都以O为原点且一般具有相同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法，其特征在于，所述几何校正方法包括如下内容：S1、获取SAR的系统参数数据以及斜距图数据；S2、按照建立的笛卡尔坐标系，计算斜距和Rp；S3、计算场景点的多普勒频率fp；S4、根据所述斜距和Rp以及多普勒频率fp，确定地距图上点目标在斜距图中的距离位置和方位位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于级数反演的双基SAR快速几何校正方法，其特征在于，所述几何校正方法包括如下内容：S1、获取SAR的系统参数数据以及斜距图数据；S2、按照建立的笛卡尔坐标系，计算斜距和Rp；S3、计算场景点的多普勒频率fp；S4、根据所述斜距和Rp以及多普勒频率fp，确定地距图上点目标在斜距图中的距离位置和方位位置。2.根据权利要求1所述的快速几何校正方法，其特征在于，所述获取SAR的系统参数数据以及斜距图数据的具体内容为，所述系统参数包括：发射机与接收机的飞行夹角ψ、采样频率fs、脉冲发射频率PRF、脉冲发射个数N、在接收机坐标系下的场景点坐标(xp,yp,0)、接收机平台位置(locrx,locry,locrz)、发射机平台位置(loctx,locty,loctz)、接收机平台速度以及发射机平台速度3.根据权利要求2所述的快速几何校正方法，其特征在于，获取SAR的系统参数数据及斜距图数据之后，还包括，根据发射机与接收机的飞行夹角ψ，将发射机平台位置坐标转换到接收机坐标系中为(loctx1,locty1,loctz1)，其中，旋转矩阵为4.根据权利要求3所述的快速几何校正方法，其特征在于，斜距和Rp的计算公式为：Rp＝Rrp+Rtp，(1)其中，Rtp为场景中各个点到发射机的距离，Rrp为场景中各个点到接收机的距离。5.根据权利要求4所述的快速几何校正方法，其特征在于，所述计算场景点的多普勒频率fp，具体为，其中，λ为系统工作波长。6.根据权利要求5所述的快速几何校正方法，其特征在于，所述根据所述斜距和Rp以及多普勒频率fp，确定地距图上点目标在斜距图中的距离位置和方位位置，还包括，在该位置周围选取8×8个图像像素点，利用两维Sinc插值得到投影灰度信息，公式如下：其中n,m为距离和方位的索引位置，为图像距离向相邻点对应的距离间隔，为方位向相邻点对应的多普勒间隔，c为光速。7.一种基于级数反演的双基SAR...

【专利技术属性】
技术研发人员：武春风，邹江波，白明顺，汪宗福，蒲季春，吴婷婷，
申请(专利权)人：成都航天科工微电子系统研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51