一种基于DSM数据的星载SAR图像快速间接定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110133653A(43)申请公布日2019.08.16(21)申请号201910456759.3(22)申请日2019.05.29(71)申请人中国空间技术研究院地址100094北京市海淀区友谊路104号(72)发明人刘敏肖鹏(74)专利代理机构北京格允知识产权代理有限公司11609代理人张沫周娇娇(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书5页说明书16页附图5页(54)发明名称一种基于DSM数据的星载SAR图像快速间接定位方法(57)摘要本发明涉及一种基于DSM数据的星载SAR图像快速间接定位方法、装置和计算机可读存储介质，该方法包括：获取星载SAR图像的系统参数和图像参数；拟合卫星轨道曲线；由RD模型确定SAR图像定位在地面上的四个角点坐标；四个角点坐标构成一个四边形，获取这个四边形内的DSM数据构建三维格网；对于四边形内每一个地面像素点，通过快速估计方位时刻的方式确定其对应的方位位置和距离位置，实现间接定位；该方法能够有效提升地面像素点确定多普勒中心方位时刻的效率，并且确定多普勒中心方位时刻和遍历确定的多普勒中心方位时刻是相同的，准确性好。CN110133653ACN110133653A权利要求书1/5页1.一种基于DSM数据的星载SAR图像快速间接定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取星载SAR图像的系统参数和图像参数；S2、根据系统参数和图像参数中多个时刻的卫星位置和卫星速度，拟合卫星轨道曲线；S3、根据拟合的所述卫星轨道曲线，由RD模型确定SAR图像定位在地面上的四个角点坐标，四个角点坐标为SAR图像对应的第一个方位时刻和最后一个方位时刻分别到最近斜距和最远斜距的WGS84坐标；S4、利用所得的四个角点坐标构成一个四边形，获取这个四边形内的DSM数据构建以经度、纬度和高度三个维度构成的三维格网，根据DSM数据精度设定地面像素分辨率，每个三维格网点为一个地面像素点；S5、对于四边形内每一个地面像素点，通过快速估计方位时刻的方式确定其对应的方位位置和距离位置；通过所述快速估计方位时刻的方式包括利用四边形内任一地面像素点的投影点和四个角点，以及三角形几何关系确定多普勒中心的估计方位时刻；通过估计方位时刻的多普勒值和场景中心点的多普勒斜率，确定实际多普勒中心方位时刻，得到该地面像素点对应的方位位置；根据多普勒中心方位时刻的卫星位置和地面像素点确定斜距，得到该地面像素点对应的距离位置。2.根据权利要求1所述的基于DSM数据的星载SAR图像快速间接定位方法，其特征在于，所述步骤S5包括：S5-1、确定第一个方位时刻到最后一个方位时刻的平均经度变化率和平均纬度变化率；S5-2、选取在四边形内的任意一个地面像素点，将该点和其地面投影点，以及四个角点中的第一个方位时刻和最后一个方位时刻到最近斜距的第一点和第三点由WGS84坐标分别转换至笛卡尔坐标；S5-3、在第一点与第三点构成的直线上，通过平均经度变化率和平均纬度变化率估计出平均变化条件下距第一点的距离为地面投影点到第一点距离的估计点，并转换至笛卡尔坐标；S5-4、由步骤S5-3估计点、第一点以及地面投影点构成的三角形，根据三角形余弦定理，计算第一点分别与步骤S5-3估计点、地面投影点构成的直线的夹角；S5-5、由步骤S5-4确定的夹角，根据三角形几何关系，计算地面投影点到第一点的距离在第一点与步骤S5-3估计点构成的直线方向上的投影长度；S5-6、通过比例关系确定多普勒中心估计方位时刻；S5-7、根据拟合卫星轨道曲线确定对应的卫星位置和卫星速度，计算估计方位时刻的多普勒频率值；S5-8、根据场景中心点的第一个方位时刻和最后一个方位时刻的多普勒频率得到多普勒斜率；S5-9、由估计方位时刻和场景中心点的多普勒斜率计算多普勒中心方位时刻；S5-10、由多普勒中心方位时刻的卫星位置和地面像素点计算二者之间斜距。3.根据权利要求2所述的基于DSM数据的星载SAR图像快速间接定位方法，其特征在于，所述步骤S1中获取的系统参数和图像参数包括：2CN110133653A权利要求书2/5页光速c，地球模型[Re,Rp]，其中Re为地球赤道半径，Rp为地球椭球极半径，方位向和距离向采样点数[Na,Nr]，最近斜距Rmin，距离采样频率fs，多普勒中心频率f0，SAR图像的第一个方位时刻和最后一个方位时刻分别为t1和脉冲重复频率prf，SAR图像每行成像时间间隔tline，波长λ，距离分辨单元rgnres，方位分辨单元azires，图像产品第i个方位时刻ti的对应卫星位置Rs(ti)＝[Rsxi,Rsyi,Rszi]和卫星速度矢量Vs(ti)＝[Vsxi,Vsyi,Vszi]。4.根据权