[发明专利]基于AIS的SAR图像中船只位置计算和重聚焦的方法及装置

说明书

一种基于AIS的SAR图像中船只位置计算和重聚焦的方法及装置，方法包括：S1，获得第一GPS数据以及第二GPS数据；S2，获得船只的空间坐标以及SAR平台的空间坐标；S3，根据船只的空间坐标以及SAR平台的空间坐标获得船舶的第一距离历程、第一速度以及第一加速度；S4，根据第一距离历程获得成像时刻，根据第一GPS数据获得船只在成像时刻的静止空间坐标；S5，根据静止空间坐标和SAR平台的空间坐标获得船只的第二距离历程、第二速度以及第二加速度；S6，根据第一速度和第二速度获得船只的位置偏移量；S7，根据第一加速度和第二加速度对船只方位向运动进行补偿获得船只的聚焦图像；S8，将船只的聚焦图像移动位置偏移量获得船只的真实位置。

技术领域

本公开涉及SAR技术领域，尤其涉及一种基于AIS的SAR图像中船只位置计算和重聚焦的方法及装置。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)由于其全天时、全天候的工作能力，是进行海洋监测和船只目标监测的一种重要手段。SAR利用雷达与目标之间相对运动产生的多普勒效应实现方位向高分辨率成像。然而，由于海面船只的运动，会引入额外未知的多普勒频率，导致船只在图像中出现位置偏移和方位散焦。此外，SAR获取的是目标微波波段图像，对船只类型、长度等信息的判断不够准确，不利用图像判读人员理解和解释。与此同时，作为传统海洋船只监视的有效手段，船舶自动识别系统(Automatic IdentificationSystem，AIS)可以提供丰富的目标静态与动态信息。因此，对AIS信息和SAR图像进行融合处理，可以获得更加准确、丰富的目标信息。AIS和SAR融合处理的关键是船只在两种传感器中的位置匹配。现有技术中，两者的匹配方式有两类。一种是从SAR图像位置到AIS位置的匹配方法，通过在SAR图像中检测船只并估计船只的径向速度，利用径向速度计算船只在SAR图像中偏离真实位置的距离，将船只搬移到真实位置，然后与附近的AIS信息进行匹配。但是，目前大多数SAR卫星都是单通道体制，即使如RadarSAT-2、GF-3等卫星具有方位双通道，也只是少量成像模式采用双通道体制。而根据海洋遥感领域的研究与测量，至少30％的船只在航行时是不存在尾迹的。因此从SAR图像上估计径向速度具有很大的局限性，并且从原理上不具备估计方位向速度的能力。另一种为从AIS位置到SAR图像位置的匹配方法，通过AIS报出的航向和航速信息，将航速投影至雷达波束视线方向，估计获得径向速度分量，利用径向速度计算船只在该航速下在SAR图像中的偏离位置，根据偏离位置在SAR图像上搜索匹配的船只。该方法需要进行复杂的坐标转换，也不具备估计方位向速度的能力。

发明内容

(一)要解决的技术问题

一种基于AIS的SAR图像中船只位置计算和重聚焦的方法及装置，至少解决船只的相对速度和加速度的估计，以准确确定船只的真实位置和获取聚焦图像。

(二)技术方案

本公开提供一种基于AIS的SAR图像中船只位置计算和重聚焦的方法，包括：S1，分别采用AIS系统和SAR平台对船只进行探测，分别获得第一GPS数据以及第二GPS数据；S2，根据第一GPS数据和第二GPS数据分别获得船只的空间坐标以及SAR平台的空间坐标；S3，根据船只的空间坐标以及SAR平台的空间坐标获得船只的第一距离历程、第一速度以及第一加速度；S4，将第一距离历程最小时刻作为成像时刻，根据第一GPS数据获得船只在成像时刻的静止空间坐标；S5，根据静止空间坐标和SAR平台的空间坐标获得所述船只的第二距离历程、第二速度以及第二加速度；S6，根据第一速度和第二速度获得所述船只的位置偏移量；S7，根据第一加速度和第二加速度对所述船只方位向运动进行补偿获得船只的聚焦图像；S8，将船只的聚焦图像移动位置偏移量获得船只的真实位置。

可选地，步骤S1还包括：将第一GPS数据转换至笛卡尔坐标系。

可选地，步骤S3包括：S31，根据船只的空间坐标以及SAR平台的空间坐标获得船只相对于SAR平台的第一距离历程，第一距离历程R_ship(t)的计算公式为：