一种基于模板匹配的双基定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模板匹配的双基定位方法，包括步骤：S1，根据目标区域光学图像制作模板图；S2，根据机载GPS设备信息，获取合成孔径中心时刻飞机的位置信息；S3，接收平台根据合成孔径中心时刻的位置信息、双基距离和计算接收平台到场景中心点的距离；S4，将SAR成像结果投影为地距图，将目标区域光学模板图与成像结果进行匹配识别，得到目标相对场景中心点的位置信息；S5，在合成孔径时间内选取同一距离单元、不同方位单元的辅助点，计算接收机平台到辅助点的距离，进而得到目标相对接收机的距离、方位角、俯仰角信息。本发明专利技术实现对目标的高精度定位，为后续生成制导信息，提供了支撑。提供了支撑。提供了支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模板匹配的双基定位方法


[0001]本专利技术涉及雷达成像定位
，更为具体的，涉及一种基于模板匹配的双基定位方法。

技术介绍

[0002]双基SAR成像，即在传统雷达SAR成像的基础上，将雷达主动探测成像所需的发射机和接收机分置在两个不同的平台上，以分布式半主动雷达的形式，通过两平台间一发一收的协同工作，实现雷达 SAR成像功能。该类系统结合了半主动雷达和单基SAR成像的优点，不但可以进行雷达SAR成像，将发射、接收平台采用适当的成像构型，还可以实现接收站对正前方目标的雷达成像；由于收发分置，接收站静默接收，在发射站受到干扰的条件下，并不会影响接收站的成像。
[0003]在精确制导领域，获取SAR图像并不是最终目的，需要对其信息进行挖掘、分类、提取，定位信息就是其中重要的一个环节。传统的定位算法仅依赖图像匹配，当目标场景为广阔的海域时，不存在图像基准点，导致图像匹配失败，需要结合SAR成像几何构型进行解算，因此研究一种基于模板匹配的双基几何构型定位方法很有意义的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于模板匹配的双基定位方法，实现对目标的高精度定位，为后续生成制导信息，提供了支撑等。
[0005]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：
[0006]一种基于模板匹配的双基定位方法，包括步骤：
[0007]S1，根据目标区域光学图像制作模板图；
[0008]S2，根据机载GPS设备信息，获取合成孔径中心时刻飞机的位置信息；
[0009]S3，接收平台根据合成孔径中心时刻的位置信息、双基距离和计算接收平台到场景中心点的距离；
[0010]S4，将SAR成像结果投影为地距图，将目标区域光学模板图与成像结果进行匹配识别，得到目标相对场景中心点的位置信息；
[0011]S5，在合成孔径时间内选取同一距离单元、不同方位单元的辅助点，计算接收机平台到辅助点的距离，进而得到目标相对接收机的距离、方位角、俯仰角信息。
[0012]进一步地，在步骤S2中，包括子步骤：
[0013]S21，发射平台与接收平台按预设航迹协同飞行，具备双基成像构型条件；
[0014]S22，时频同步系统完成发射系统与接收系统间的时频同步；
[0015]S23，通过发射平台、接收平台的相关参数和目标区域的位置信息完成波束指向角解算，实现空间同步；
[0016]S24，发射平台持续对目标区域发射射频信号，同步传输相关参数至接收平台；
[0017]S25，接收平台对回波进行成像处理，获得目标区域双基SAR图像。
[0018]进一步地，在步骤S3中，包括子步骤：
[0019]S31，通过构建1发1收的双基挂飞试验场景，获取接收机相邻两个合成孔径时间的SAR成像结果，并记录下发射机、接收机、目标点的位置信息，记R1、R2分别为t1、t2时刻接收机、发射机到场景中心点的距离如下：
[0020][0021]其中R
at1
、R
bt1
为t1时刻发射机、接收机到场景中心点的距离，R
at2
、R
bt2
为t2时刻发射机、接收机到场景中心点的距离；
[0022]S32，设接收平台在相邻两个合成孔径内，平台运动近似为一条直线，则发射机、接收机分别与场景中心点构成三角形；
[0023][0024]其中，为接收机t1、t2时刻接收机的擦地角，v为接收机速度，α为发射机t1时刻波束视线角，β为发射机t2时刻波束视线角的补角；
[0025]S33，结合公式(1)、(2)，求解接收机到场景中心点的距离如下：
[0026][0027]其中：
[0028]为t1时刻接收机对应的擦地角，为t2时刻接收机对应的擦地角。
[0029]进一步地，在步骤S4中，建立起斜平面点与地平面点的映射关系。
[0030]进一步地，在步骤S4中，通过目标光学图像模板与SAR成像结果进行匹配识别，得到目标相对场景中心点的像素点个数方位向m、距离向n，结合地距图分辨率Δx为距离向分辨率、Δy为方位向分辨率，进而求得地距图上目标距离场景中心点的相对位置关系。
[0031]进一步地，在步骤S5中，包括子步骤：
[0032]S51，在同一距离，不同方位向上选择一个辅助点，该辅助点到接收机的距离，如下：
[0033][0034]Δa为地距图上场景中心点与目标中心点之间距离向的距离，Δb为地距图上场景中心点与目标中心点之间方位向的距离，R
g
为接收机到辅助点的距离，m为地距图中场景中
心点与目标中心点的距离点数，n为为地距图中场景中心点与目标中心点的方位点数，Δx为地距图中距离向单元格分辨率，Δy为为地距图中方位向单元格分辨率；
[0035]S52，按照如下公式计算目标距离接收机的位置信息R
p
、θ、φ：
[0036][0037]R
p
为目标相对接收机的距离，θ为目标相对接收机的方位角、φ为目标相对接收机的俯仰角。
[0038]本专利技术的有益效果是：
[0039]本专利技术结合模板匹配结果与双基SAR空间几何构型，构建了一种基于模板匹配的双基几何构型定位方法，实现对目标的高精度定位，为后续生成制导信息，提供了支撑。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
[0041]图1为本专利技术方法基于的系统结构框图；
[0042]图2为本专利技术的第一方法步骤流程图。图3为本专利技术的第二方法步骤流程图。
具体实施方式
[0043]本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
[0044]如图1～图3所示，一种基于模板匹配的双基定位方法，包括如下步骤：
[0045]S1，根据目标区域光学图像制作模板图；
[0046]S2，根据机载GPS设备信息，获取合成孔径中心时刻飞机的位置信息；在步骤S2中，如图2所示，发射平台与接收平台按预设航迹协同飞行，具备双基成像构型条件。时频同步系统完成发射系统与接收系统间的时频同步。通过发射平台、接收平台的相关参数和目标区域的位置信息完成波束指向角解算，实现空间同步。发射平台持续对目标区域发射射频信号，同步传输相关参数至接收平台。接收平台对回波进行成像处理，获得目标区域双基SAR图像。
[0047]S3，接收平台根据合成孔径中心时刻的位置信息、双基距离和计算接收平台到场景中心点的距离。在步骤S3中，通过构建1发1收的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模板匹配的双基定位方法，其特征在于，包括步骤：S1，根据目标区域光学图像制作模板图；S2，根据机载GPS设备信息，获取合成孔径中心时刻飞机的位置信息；S3，接收平台根据合成孔径中心时刻的位置信息、双基距离和计算接收平台到场景中心点的距离；S4，将SAR成像结果投影为地距图，将目标区域光学模板图与成像结果进行匹配识别，得到目标相对场景中心点的位置信息；S5，在合成孔径时间内选取同一距离单元、不同方位单元的辅助点，计算接收机平台到辅助点的距离，进而得到目标相对接收机的距离、方位角、俯仰角信息。2.根据权利要求1所述的基于模板匹配的双基定位方法，其特征在于，在步骤S2中，包括子步骤：S21，发射平台与接收平台按预设航迹协同飞行，具备双基成像构型条件；S22，时频同步系统完成发射系统与接收系统间的时频同步；S23，通过发射平台、接收平台的相关参数和目标区域的位置信息完成波束指向角解算，实现空间同步；S24，发射平台持续对目标区域发射射频信号，同步传输相关参数至接收平台；S25，接收平台对回波进行成像处理，获得目标区域双基SAR图像。3.根据权利要求1所述的基于模板匹配的双基定位方法，其特征在于，在步骤S3中，包括子步骤：S31，通过构建1发1收的双基挂飞试验场景，获取接收机相邻两个合成孔径时间的SAR成像结果，并记录下发射机、接收机、目标点的位置信息，记R1、R2分别为t1、t2时刻接收机、发射机到场景中心点的距离如下：其中R
at1
、R
bt1
为t1时刻发射机、接收机到场景中心点的距离，R
at2
、R
bt2
为t2时刻发射机、接收机到场景中心点的距离；S32，...

【专利技术属性】
技术研发人员：武春风，刘洋，白明顺，秦建飞，朱健华，
申请(专利权)人：航天科工微电子系统研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：