[發明專利]基于AIS的SAR圖像中船只位置計算和重聚焦的方法及裝置

有效

• 申請號: 202010324490.6
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111474545B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 仲利華;呂旖旎;仇曉蘭;劉佳音;韓冰;丁赤飚
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/58;G01S13/42;G01S19/42
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

一種基于AIS的SAR圖像中船只位置計算和重聚焦的方法及裝置，方法包括：S1，獲得第一GPS數據以及第二GPS數據；S2，獲得船只的空間坐標以及SAR平臺的空間坐標；S3，根據船只的空間坐標以及SAR平臺的空間坐標獲得船舶的第一距離歷程、第一速度以及第一加速度；S4，根據第一距離歷程獲得成像時刻，根據第一GPS數據獲得船只在成像時刻的靜止空間坐標；S5，根據靜止空間坐標和SAR平臺的空間坐標獲得船只的第二距離歷程、第二速度以及第二加速度；S6，根據第一速度和第二速度獲得船只的位置偏移量；S7，根據第一加速度和第二加速度對船只方位向運動進行補償獲得船只的聚焦圖像；S8，將船只的聚焦圖像移動位置偏移量獲得船只的真實位置。

技術領域

本公開涉及SAR技術領域，尤其涉及一種基于AIS的SAR圖像中船只位置計算和重聚焦的方法及裝置。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)由于其全天時、全天候的工作能力，是進行海洋監測和船只目標監測的一種重要手段。SAR利用雷達與目標之間相對運動產生的多普勒效應實現方位向高分辨率成像。然而，由于海面船只的運動，會引入額外未知的多普勒頻率，導致船只在圖像中出現位置偏移和方位散焦。此外，SAR獲取的是目標微波波段圖像，對船只類型、長度等信息的判斷不夠準確，不利用圖像判讀人員理解和解釋。與此同時，作為傳統海洋船只監視的有效手段，船舶自動識別系統(Automatic IdentificationSystem，AIS)可以提供豐富的目標靜態與動態信息。因此，對AIS信息和SAR圖像進行融合處理，可以獲得更加準確、豐富的目標信息。AIS和SAR融合處理的關鍵是船只在兩種傳感器中的位置匹配?，F有技術中，兩者的匹配方式有兩類。一種是從SAR圖像位置到AIS位置的匹配方法，通過在SAR圖像中檢測船只并估計船只的徑向速度，利用徑向速度計算船只在SAR圖像中偏離真實位置的距離，將船只搬移到真實位置，然后與附近的AIS信息進行匹配。但是，目前大多數SAR衛星都是單通道體制，即使如RadarSAT-2、GF-3等衛星具有方位雙通道，也只是少量成像模式采用雙通道體制。而根據海洋遙感領域的研究與測量，至少30％的船只在航行時是不存在尾跡的。因此從SAR圖像上估計徑向速度具有很大的局限性，并且從原理上不具備估計方位向速度的能力。另一種為從AIS位置到SAR圖像位置的匹配方法，通過AIS報出的航向和航速信息，將航速投影至雷達波束視線方向，估計獲得徑向速度分量，利用徑向速度計算船只在該航速下在SAR圖像中的偏離位置，根據偏離位置在SAR圖像上搜索匹配的船只。該方法需要進行復雜的坐標轉換，也不具備估計方位向速度的能力。

發明內容

(一)要解決的技術問題

一種基于AIS的SAR圖像中船只位置計算和重聚焦的方法及裝置，至少解決船只的相對速度和加速度的估計，以準確確定船只的真實位置和獲取聚焦圖像。

(二)技術方案

本公開提供一種基于AIS的SAR圖像中船只位置計算和重聚焦的方法，包括：S1，分別采用AIS系統和SAR平臺對船只進行探測，分別獲得第一GPS數據以及第二GPS數據；S2，根據第一GPS數據和第二GPS數據分別獲得船只的空間坐標以及SAR平臺的空間坐標；S3，根據船只的空間坐標以及SAR平臺的空間坐標獲得船只的第一距離歷程、第一速度以及第一加速度；S4，將第一距離歷程最小時刻作為成像時刻，根據第一GPS數據獲得船只在成像時刻的靜止空間坐標；S5，根據靜止空間坐標和SAR平臺的空間坐標獲得所述船只的第二距離歷程、第二速度以及第二加速度；S6，根據第一速度和第二速度獲得所述船只的位置偏移量；S7，根據第一加速度和第二加速度對所述船只方位向運動進行補償獲得船只的聚焦圖像；S8，將船只的聚焦圖像移動位置偏移量獲得船只的真實位置。

可選地，步驟S1還包括：將第一GPS數據轉換至笛卡爾坐標系。

可選地，步驟S3包括：S31，根據船只的空間坐標以及SAR平臺的空間坐標獲得船只相對于SAR平臺的第一距離歷程，第一距離歷程R_ship(t)的計算公式為：