轨道高分辨率SAR数据的目标三维位置反演方法和装置与流程

技术特征：
1.一种轨道高分辨率sar数据的目标三维位置反演方法，其特征在于，所述方法包括：基于不同轨道高分辨率sar数据，在不同sar图像中搜索候选同名点；通过信号处理的方法，精确提取各候选同名点在不同sar图像中的精确位置；根据每个候选同名点的精确位置，基于不同轨道的sar几何模型，建立定位方程组；采用牛顿迭代和taylor级数理论对所述定位方程组进行优化，并提取每个候选同名点的三维位置信息和定位误差信息；从所有候选同名点中剔除定位误差大于预设误差的候选同名点，以得到目标同名点；提取所述目标同名点的三维位置信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每个候选同名点的精确位置，基于不同轨道的sar几何模型，建立定位方程组，包括：在sar几何模型下，根据候选同名点位置与第i幅sar图像所对应卫星位置建立如下定位方程组：
ꢀꢀ
(1)其中，f
a，i
和f
r，i
分别为多普勒方程和斜距方程，t
az,i
和t
ra,i
分别表示该候选同名点在第i幅sar图像中对应的方位向时间和距离向时间，由该候选同名点在sar图像中的位置坐标[r
i
， c
i
]确定，t=[x
t
，y
t
，z
t
]表示该候选同名点在wgs84坐标系下的三维空间位置坐标，x
i
(t
az,i
)和v
i
(t
az,i
)分别表示t
az,i
时刻卫星对应的位置坐标和速度，vlight为光速；综合所述候选同名点的位置与n个不同轨道卫星的位置关系确定联合方程组：
其中，候选同名点的三维空间位置坐标为待求解未知量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采用牛顿迭代和taylor级数理论对所述定位方程组进行优化，并提取每个候选同名点的三维位置信息和定位误差信息，包括：基于taylor级数理论，将所述定位方程组转化为如下线性方程组：or级数理论，将所述定位方程组转化为如下线性方程组：综合n幅sar图像的数据，所述联合方程组可改写成下列联合矩阵的形式：
hθ qx f=0各矩阵的具体表达形式如下：各矩阵的具体表达形式如下：根据所述联合矩阵和满秩矩阵，确定目标矩阵：h-1
qx=-h-1
f-θ其中，求解x需满足最小θ
t
pθ的条件，依据最小二乘理论，将所述目标矩阵转化为：ax=b ε其中，a=h-1
q，b=-h-1
f，ε=-θ，p为权重矩阵；则x的最优解表示为：x=(a
t
pa)-1
a
t
pb更新后的候选同名点坐标t1=[x
t,1
, y
t,1
, z
t,1
]
t
表示为：t1=t0 x其中，t0=[x
t,0
, y
t,0,
z
t,0
]
t
表示初始的候选同名点坐标，[dx
t
, dy
t
, dz
t
]
t
表示修正坐标量，[dt
az,i
, dt
ra,i]
表示第i幅图像中对应的距离向时间和方位向时间的偏差量；经过迭代，更新后候选同名点的坐标为t1=[x
t,0 dx
t
, y
t,0 dy
t,
z
t,0 dz
t
]
t
；经过多轮迭代，当修正坐标量x的模值|x|达到最小或者迭代处理超过预定的迭代次数
时，计算得到候选同名点的三维位置信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述候选同名点的三维位置信息，采用以下公式计算对应的定位误差信息：j=θ
t
wθ其中，j表示所述候选同名点的定位误差信息，θ表示基于候选同名点的三维位置坐标，在每幅sar图像中算得的距离向和方位向时间偏差矢量；w表示权重矩阵。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于不同轨道高分辨率sar数据，在不同sar图像中搜索候选同名点，包括：针对每幅sar图像，选择点目标；基于sar地理编码的原理，将不同轨道sar图像中的点目标进行地理编码；将地理编码后空间位置邻近的点目标确定为候选同名点。6.一种轨道高分辨率sar数据的目标三维位置反演装置 ，其特征在于，所述装置包括：搜索模块，用于基于不同轨道高分辨率sar数据，在不同sar图像中搜索候选同名点；第一提取模块，用于通过信号处理的方法，精确提取各候选同名点在不同sar图像中的精确位置；建立模块，用于根据每个候选同名点的精确位置，基于不同轨道的sar几何模型，建立定位方程组；第二提取模块，用于采用牛顿迭代和taylor级数理论对所述定位方程组进行优化，并提取每个候选同名点的三维位置信息和定位误差信息；剔除模块，用于从所有候选同名点中剔除定位误差大于预设误差的候选同名点，以得到目标同名点；第三提取模块，提取所述目标同名点的三维位置信息。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述建立模块用于：在sar几何模型下，根据候选同名点位置与第i幅sar图像所对应卫星位置建立如下定位方程组： (1)其中，f
a，i
和f
r，i
分别为多普勒方程和斜距方程，t
az,i
和t
ra,i
分别表示该候选同名点在第i幅sar图像中对应的方位向时间和距离向时间，由该候选同名点在sar图像中的位置坐标[r
i
， c
i
]确定，t=[x
t
，y
t
，z
t
]表示该候选同名点在wgs84坐标系下的三维空间位置坐标，x
i
(t
az,i
)和v
i
(t
az,i
)分别表示t
az,i
时刻卫星对应的位置坐标和速度，vlight为光速；综合所述候选同名点的位置与n个不同轨道卫星的位置关系确定联合方程组：
其中，候选同名点的三维空间位置坐标为待求解未知量。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二提取模块用于：基于taylor级数理论，将所述定位方程组转化为如下线性方程组：基于taylor级数理论，将所述定位方程组转化为如下线性方程组：其中，t0=[x
t,0
, y
t,0,
z
t,0
]
t
表示初始的候选同名点坐标，[dx
t
, dy
t
, dz
t
]
t
表示修正坐标量，[dt
az,i
, dt
ra,i]
表示第i幅图像中对应的距离向时间和方位向时间的偏差量；经过迭代，
更新后候选同名点的坐标为t1=[x
t,0 dx
t
, y
t,0 dy
t,
z
t,0 dz
t
]
t
；综合n幅sar图像的数据，所述联合方程组可改写成下列联合矩阵的形式：hθ qx f=0各矩阵的具体表达形式如下：各矩阵的具体表达形式如下：根据所述联合矩阵和满秩矩阵，确定目标矩阵：h-1
qx=-h-1
f-θ其中，求解x需满足最小θ
t
pθ的条件，依据最小二乘理论，将所述目标矩阵转化为：ax=b ε其中，a=h-1
q，b=-h-1
f，ε=-θ，p为权重矩阵；则x的最优解表示为：x=(a
t
pa)-1
a
t
pb更新后的候选同名点坐标t1=[x
t,1
, y
t,1
, z
t,1
]
t
表示为：t1=t0 x经过多轮迭代，当修正坐标量x的模值|x|达到最小或者迭代处理超过预定的迭代次数时，计算得到候选同名点的三维位置信息。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：计算模块，用于根据所述候选同名点的三维位置信息，采用以下公式计算对应的定位误差信息：j=θ
t
wθ其中，j表示所述候选同名点的定位误差信息，θ表示基于候选同名点的三维位置坐标，在每幅sar图像中算得的距离向和方位向时间偏差矢量；w表示权重矩阵。10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述搜索模块包括：选择单元，用于针对每幅sar图像，选择点目标；编码单元，用于基于sar地理编码的原理，将不同轨道sar图像中的点目标进行地理编码；确定单元，用于将地理编码后空间位置邻近的点目标确定为候选同名点。

技术总结
本发明涉及合成孔径雷达技术领域，是关于一种轨道高分辨率SAR数据的目标三维位置反演方法和装置，方法包括：基于不同轨道高分辨率SAR数据，在不同SAR图像中搜索候选同名点；通过信号处理的方法，精确提取各候选同名点在不同SAR图像中的精确位置；根据每个候选同名点的精确位置，基于不同轨道的SAR几何模型，建立定位方程组；采用牛顿迭代和Taylor级数理论对定位方程组进行优化，并提取每个候选同名点的三维位置信息和定位误差信息；从所有候选同名点中剔除定位误差大于预设误差的候选同名点，以得到目标同名点；提取目标同名点的三维位置信息。通过该方案，能精确测量目标点的三维位置信息。置信息。置信息。


技术研发人员：朱茂 李吉平 周海兵 班勇 冯飞 徐康 杨德志 孙琪瑶
受保护的技术使用者：北京东方至远科技股份有限公司
技术研发日：2022.04.08
技术公布日：2022/7/12