【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于星载sar实时处理，具体涉及一种星载sar图像在轨定位迭代初值计算方法。
技术介绍
1、星载sar（synthetic aperture radar，合成孔径雷达）相比可见光等其它载荷具有全天时、全天候的优越特性，已经成为世界各国重要的遥感手段，广泛应用于地物普查、灾害救援、重点目标监测等多项民用或军事领域中。随着信息获取高时效需求不断提升，星载sar传统“数据下传—地面处理—信息分发”的工作模式已无法满足日益增长的海量数据快速处理要求，实时处理系统逐渐成为星载sar的标配产品。星载sar实时处理系统在轨完成原始回波数据的处理，一般包括高分辨sar成像、感兴趣目标的检测与特征提取等主要环节，然后将目标信息在轨分发。星载sar实时处理系统感算一体，极大地降低了信息获取延迟，提高了灾害救援等应用效率。
2、sar图像的几何定位是星载sar实时处理的关键环节。精确的定位结果不仅可以准确表征sar图像的基本信息，更是后续运动目标精准定位的重要基础。现有图像定位方法中最为广泛应用的为r-d（range-doppler，距离-多普勒）模型，该方法通过联立距离向方程、多普勒方程和地球椭球方程，对sar图像的某像素点进行定位。r-d模型原理简单且无需地面控制点，随着星载sar定轨精度的不断提高，该方法具有实现高精度定位的能力。
3、r-d模型构建的三元二次方程组为非线性方程组，无法得到解析解。现有技术可通过近似方法得到解析解，但表达形式过于复杂且具有一定误差，因此当前普遍通过迭代法进行求解。但是，迭代法求解
4、迭代初始值的设置影响着定位结果求解的准确性和效率。星载sar系统工作时为单侧视，即波束照射方向在飞行轨迹的左侧或右侧。如图4所示，为迭代初始值设置示意图。其中，飞行轨迹代表雷达移动的方向、星下点代表雷达与地球球心的连线与地球表面的交点、星下点轨迹代表星下点移动的方向、左侧视代表雷达波束在飞行轨迹左侧、右侧视代表雷达波束在飞行轨迹右侧、投影点代表雷达波束与地球表面的交点。假设星载sar系统工作在右侧视，如果迭代初始坐标位于飞行轨迹左侧，最终迭代出的坐标必然同样位于飞行轨迹左侧，造成定位结果错误。这是由于r-d模型虽然通过多普勒方程对雷达至投影点矢量与飞行方向矢量夹角进行了约束，但却没有对投影点坐标位于飞行方向左侧或者右侧进行判决，而这只能通过提供正确侧视方向的迭代初始坐标进行约束。此外，初始坐标距离真实坐标越远迭代次数越多，处理延迟越大，严重时会影响系统工作效率。因此恰当的迭代初始值设置已成为星载sar图像在轨定位的主要难点之一。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出一种星载sar图像在轨定位迭代初值计算方法，针对迭代初始值自主计算、合理设置的问题提出了高效解决方法。通过构建方位中心时刻轨道坐标系，高效求解场景中心点坐标，此场景中心点坐标可作为本次sar成像后各像素点定位的迭代初始值。本专利技术无需额外的地面参考点坐标，且计算过程准确、高效，适用于星载sar实时处理系统。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种星载sar图像在轨定位迭代初值计算方法，包括如下步骤：
4、步骤1、解析回波辅助数据，提取方位中心时刻对应的雷达位置、雷达速度、波束距离向视角、波束方位向视角以及雷达工作时的左右侧视状态；
5、步骤2、根据步骤1得到的雷达位置和雷达速度，构建方位中心时刻的轨道坐标系；
6、步骤3、根据步骤1得到的波束距离向视角、波束方位向视角和步骤2得到的轨道坐标系，构建求解方位中心时刻雷达至场景中心点的单位向量的方程组；
7、步骤4、对步骤3得到的方程组直接解析求解，得到方位中心时刻雷达至场景中心点的单位向量；
8、步骤5、根据步骤1得到的雷达位置、步骤4得到的雷达至场景中心点的单位向量，结合地球椭球方程，实现场景中心点坐标求取，场景中心点坐标作为后续sar图像在轨定位的迭代初始值。
9、有益效果：
10、1、经典的r-d模型使用迭代法求解需要输入初始坐标值，该迭代初始值应合理设置。而星上处理系统的输入参数均来自辅助数据，现有星载sar型号辅助数据中没有相关信息，只能由星上处理系统自主计算。本专利技术为一种场景中心点坐标求取方法，结果可作为sar图像其它像素点几何定位的初始迭代值，解决了星载sar图像在轨定位初始值辅助数据中无法获取的问题。
11、2、迭代初始值需设置在sar波束照射的相同侧，否则会使迭代结果位于sar飞行方向另一侧，造成错误。本专利技术在计算场景中心点坐标过程中，通过辅助数据读取的侧视情况，对计算得到的2个波束中心单位向量进行了判断，按一定条件剔除了虚假目标。
12、3、迭代初始值如果设置的距离真实值比较远，会导致迭代次数增加，运算时间变长。本专利技术中计算了场景中心点坐标作为sar图像所有像素点几何定位的初始值。低轨星载sar成像幅宽一般5km~50km，相比斜距至少小一个数量级。因此以场景中心点坐标作为sar图像几何定位的初始值是简单高效的。
13、4、本专利技术计算场景中心点坐标过程中，为了保证运算效率，在求解波束中心单位向量时使用了解析解，避免了迭代过程。
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1.一种星载SAR图像在轨定位迭代初值计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种星载SAR图像在轨定位迭代初值计算方法，其特征在于，所述步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的一种星载SAR图像在轨定位迭代初值计算方法，其特征在于，所述步骤2包括：
4.根据权利要求3所述的一种星载SAR图像在轨定位迭代初值计算方法，其特征在于，所述步骤3包括：
5.根据权利要求4所述的一种星载SAR图像在轨定位迭代初值计算方法，其特征在于，所述步骤4包括：
6.根据权利要求5所述的一种星载SAR图像在轨定位迭代初值计算方法，其特征在于，所述步骤5包括：
【技术特征摘要】
1.一种星载sar图像在轨定位迭代初值计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种星载sar图像在轨定位迭代初值计算方法，其特征在于，所述步骤1包括：
3.根据权利要求2所述的一种星载sar图像在轨定位迭代初值计算方法，其特征在于，所述步骤2包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：艾占杨，张衡，杜江，岳海涛，尹航，陶殿卿，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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