[發明專利]基于異源區域特征匹配的飛行器對地面目標定位方法

有效

• 申請號: 202310024723.4
• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN115932823B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 滕錫超;劉學聰;李璋;卞一杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S13/06
• 分類號: G01S13/06;G01S13/90;G06T7/73;G06T3/00;G06V10/44;G06V10/75;G06V10/74;G06V20/17
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 段盼姣

1.基于異源區域特征匹配的飛行器對地面目標定位方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取飛行器參數、合成孔徑雷達的成像參數，以及由所述合成孔徑雷達搭載飛行器在空中探測地面目標得到的SAR實時圖像；

根據機載SAR成像三維幾何關系、飛行器參數以及成像參數計算得到所述目標位置距離所述飛行器的投影距離，以及雷達波束斜視角在地面投影的投影角度；

將機載SAR成像三維幾何關系投影到地平面后得到成像二維幾何關系，基于所述成像二維幾何關系，所述投影距離以及投影角度進行計算得到基于地理坐標系進行表達的地面目標與所述飛行器投影點之間的距離矢量；

根據所述飛行器參數，將所述距離矢量轉換到地心地固坐標系下以表示所述地面目標的粗略位置坐標，再將所述地面目標的粗略位置坐標轉換為WGS-84坐標系以得到所述地面目標的經度以及緯度；

根據所述地面目標的經度以及緯度，在由衛星得到光學圖像中裁剪相關區域的光學基準圖像；

根據距離度量、方差度量以及空間搜索域構建模態獨立區域描述子，并根據所述模態獨立區域描述子分別提取所述SAR實時圖像以及光學基準圖像的特征圖；

利用像素差絕對值作為相似性度量對所述SAR實時圖像以及光學基準圖像的特征圖進行異源圖像匹配，得到與SAR實時圖像匹配的光學基準圖像區域，并根據該區域提取所述目標位置的精準經度及緯度，以完成定位。

2.根據權利要求1所述的飛行器對地面目標定位方法，其特征在于，

所述飛行器參數包括：飛行器投影到地面的位置以及速度矢量；

所述成像參數包括：雷達多普勒中心頻率、雷達發射脈沖中心波長以及雷達波束斜視角。

3.根據權利要求2所述的飛行器對地面目標定位方法，其特征在于，所述根據機載SAR成像三維幾何關系、飛行器參數以及成像參數計算得到所述目標位置距離所述飛行器的投影距離包括：

根據所述飛行器、飛行器在地面的投影點以及地面目標構成三角平面，并根據三角幾何關系求解得到所述目標位置距離所述飛行器的投影距離，并采用以下公式：

在上式中，表示所述飛行器與地面目標之間的距離，表示所述飛行器距離地面的高度。

4.根據權利要求3所述的飛行器對地面目標定位方法，其特征在于，所述根據機載SAR成像三維幾何關系、飛行器參數以及成像參數計算得到所述雷達波束斜視角在地面投影的投影角度采用以下公式：

在上式中，表示雷達多普勒中心頻率，表示雷達發射脈沖中心波長，表示飛行器速度，表示所述飛行器與地面目標之間的距離，表示所述投影距離。

5.根據權利要求4所述的飛行器對地面目標定位方法，其特征在于，所述距離矢量表示為：

在上式中，表示所述投影距離，角度為飛行器航向角度與所述雷達波束斜視角在地面投影的投影角度之差。

6.根據權利要求5所述的飛行器對地面目標定位方法，其特征在于，裁剪得到的光學基準圖像尺寸大于所述SAR實時圖像。

7.根據權利要求6所述的飛行器對地面目標定位方法，其特征在于，所述距離度量表示為：

其中，

在上式中，表示高斯卷積核，表示像素點，表示像素點在圖像中的坐標，以當前像素點為模板中心，以X軸為0度方向，以45°為間隔將像素點鄰域劃分為8個區域，將對角線方向的兩個區域合并為同一區域，合并后共四個區域，標記為和；

所述空間搜索區域由當前像素點為中心的所有像素組成。

8.根據權利要求7所述的飛行器對地面目標定位方法，其特征在于，所述方差度量表示：

。

9.根據權利要求8所述的飛行器對地面目標定位方法，其特征在于，根據距離度量、方差度量以及空間搜索域構建模態獨立區域描述子表示為：

。