[发明专利]一种基于DSM数据的星载SAR图像快速间接定位方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及星载合成孔径雷达图像定位技术领域，尤其涉及一种基于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。

背景技术

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种搭载在卫星上并工作在微波波段的主动遥感系统。由于星载SAR不受日照、天气、地理等因素限制，可以实现全天时、全天候的对地观测。因此，星载SAR在灾害监测、环境监测、海洋观测、资源勘探、农作物调查、森林勘察、测绘和军事等领域的应用具有独到的优势。

SAR图像是一种斜距图像，在方位向上应用了多普勒处理进行了图像的方位向合成，在距离向上利用了脉冲压缩技术构建了卫星和地面目标之间几何位置关系。SAR图像中，每个像点都对应了地面上的一个或多个(地面高度不同)目标空间位置。已知地面区域的高程信息，就可以确定像点对应的目标空间位置(一个或者多个目标)。

间接定位方法可概括为：已知地面目标的三维坐标，通过计算目标点的多普勒中心时刻确定方位向的位置，计算多普勒中心时刻的卫星位置和地面目标的斜距确定在距离向的位置。间接定位的计算复杂度主要在于确定目标点的多普勒中心时刻，通常的处理步骤是把每个方位时刻都遍历后寻找一个绝对值最小的时刻作为多普勒中心时刻，但这样运算量极大，非常耗时，效率很低，不利于应用。

因此，针对以上不足，需要提供一种能够快速实现星载SAR图像间接定位的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有技术星载SAR图像间接定位法确定目标点的多普勒中心时刻非常耗时，效率很低的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于DSM数据的星载SAR图像快速间接定位方法，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。

优选地，所述步骤S5包括：