[發(fā)明專利]獲取雷達(dá)的成像原點空間位置和基線水平方位角的方法

有效

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• 申請日: 2022-09-14
• 公開（公告）號: CN115201779B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文彬;王博;張鈺莎;鐘杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中大智能科技股份有限公司
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/06;G01S13/90;G06T7/73;G06T7/33
• 代理公司: 長沙智路知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43244
• 代理人: 張毅

本發(fā)明公開了一種獲取雷達(dá)的成像原點空間位置和基線水平方位角的方法，通過先建立GB?SAR圖像與DOM和DEM/DSM的同名點對，然后使用GB?SAR圖像中同名點的距離向數(shù)值與同名點對應(yīng)的地理數(shù)據(jù)相結(jié)合，將雷達(dá)成像原點的地理坐標(biāo)作為未知數(shù)建立距離方程，并求解方程組的未知數(shù)以獲得雷達(dá)成像原點的三維地理坐標(biāo)；并基于雷達(dá)成像原點地理坐標(biāo)的結(jié)果和GB?SAR圖像中的方向角，進(jìn)一步提出使用GB?SAR圖像中同名點的方位向數(shù)值和雷達(dá)成像原點到同名點的水平方位角逆推計算雷達(dá)基線水平方位角。本發(fā)明的方法能夠解決GPS或者全站儀測量雷達(dá)基站基線水平方向時方向精度低和輔助測量設(shè)備過多以及配套硬件成本過高的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于GB-SAR地基合成孔徑雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種獲取地基合成孔徑雷達(dá)的成像原點空間位置和基線水平方位角的方法。

背景技術(shù)

地基合成孔徑雷達(dá)GB-SAR，即安裝在地面平臺上的合成孔徑雷達(dá)SAR，其通過合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)獲取距離向和方位向的二維圖像。GB-SAR二維圖像的兩個維度分別是距離向和方位向，距離向數(shù)值代表的與雷達(dá)基站中心的距離，方位向數(shù)值代表的以零基線方位為基準(zhǔn)順時針或逆時針的偏轉(zhuǎn)角度。

由于GB-SAR二維圖像的兩個維度數(shù)值分別是以雷達(dá)合成孔徑成像原點和雷達(dá)合成孔徑成像基準(zhǔn)方向為極坐標(biāo)系原點的數(shù)值，不具備地理信息，無法直接融合到三維地圖，難以判讀圖像信息的地理空間方位。為了方便判讀GB-SAR二維圖像信息的地理空間方位，需要將二維GB-SAR圖像映射到三維地形上進(jìn)行顯示，即二維GB-SAR圖像與三維地形數(shù)據(jù)配準(zhǔn)融合。二維GB-SAR圖像的坐標(biāo)系叫做雷達(dá)坐標(biāo)系，三維地形數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系叫做地理坐標(biāo)系。要實現(xiàn)二維GB-SAR圖像到三維地形數(shù)據(jù)的映射配準(zhǔn)，首先需要找到雷達(dá)坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系的關(guān)系。假設(shè)以地理坐標(biāo)系作為基準(zhǔn)，只要獲取雷達(dá)坐標(biāo)系在地理坐標(biāo)系內(nèi)的空間位置和方向即可得到雷達(dá)坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系的關(guān)系，進(jìn)而結(jié)合GB-SAR成像模型得到二維GB-SAR圖像中每個像素點到三維地形的映射配準(zhǔn)關(guān)系。這個過程中獲取雷達(dá)坐標(biāo)系在地理坐標(biāo)系內(nèi)的空間位置和方向根據(jù)GB-SAR成像原理模型等效于獲取雷達(dá)基站在三維地形對應(yīng)的地理坐標(biāo)參考系下的空間位置和基線水平方向。所以，獲取地基雷達(dá)的基站空間位置（主要是邏輯原點坐標(biāo)的位置）和基線水平方向是實現(xiàn)雷達(dá)圖像與三維地形數(shù)據(jù)配準(zhǔn)融合的必要條件。

在現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的獲取雷達(dá)基站的空間位置主要使用帶RTK服務(wù)的GPS測量雷達(dá)基站設(shè)備實體上的標(biāo)記點的空間坐標(biāo)。具體方式是：按照GPS的操作手冊將GPS的天線放置在雷達(dá)基站實體上的標(biāo)記點上靜置等到GPS手部提示測量結(jié)果為“固定”解后測得的坐標(biāo)值即所需測量的雷達(dá)基站空間坐標(biāo)。使用全站儀也可以測量雷達(dá)基站設(shè)備實體上標(biāo)記的空間坐標(biāo)。測量方法因全站儀的生產(chǎn)廠商而不同，具體測量細(xì)節(jié)可以參考對應(yīng)的操作手冊。關(guān)鍵步驟是將全站儀的棱鏡放置在雷達(dá)基站實體上的標(biāo)記點上，然后用全站儀測量棱鏡坐標(biāo)即可換算為所需測量的雷達(dá)基站空間坐標(biāo)。此外，獲取基線水平方向的方法是通過測量雷達(dá)基站實體上的兩個用來確定雷達(dá)零基線水平方向的標(biāo)記點的空間坐標(biāo)進(jìn)而通過向量法計算出來。測量雷達(dá)基站實體上標(biāo)記點的坐標(biāo)的具體方法和獲取雷達(dá)基站空間位置的方法一樣。基線水平方向的最終數(shù)值可以用地理坐標(biāo)系在水平面內(nèi)某一坐標(biāo)軸順時針旋轉(zhuǎn)到該基線水平方向的角度即水平方位角表示。

然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中通過測繪儀器等硬件測量雷達(dá)基站實體上的標(biāo)記點來獲取雷達(dá)基站的空間位置（即成像原點空間位置）和基線水平方向的方法存在以下幾個缺點：

（1）存在輔助測量設(shè)備過多以及配套硬件成本過高的問題，每次需要獲取雷達(dá)基站的空間位置時必須要有對應(yīng)的GPS或者測繪儀器等硬件，從而增加了雷達(dá)使用的成本。

（2）存在GPS或者全站儀測量雷達(dá)基站基線水平方向時方向精度低的問題，因為基線水平方向是通過測繪儀器測得的兩個相距不超過2米的點位的空間坐標(biāo)計算得到的，所以需要測得高精度的空間坐標(biāo)才能得到高精度的基線水平方向。測得高精度的空間坐標(biāo)就需要高精度的測繪儀器。測繪儀器精度越高，其價格也就更高，以致GB-SAR的使用成本變得更高。