[发明专利]基于GPS数据的机载SAR运动补偿方法

摘要

本发明属于目标特性与目标识别技术领域，具体涉及一种基于GPS数据的机载SAR运动补偿方法。该方法包括如下步骤：第一步：建立载机坐标系；第二步：建立载机坐标系相对地理坐标系的旋转矩阵；第三步：用四个GPS组合测量飞机姿态，四个GPS天线安装位置需要满足的条件：所有天线不能在一条线上，且放在能有效接收卫星数据的位置；第四步：计算旋转矩阵；第五步：估计多普勒中心频率和多普勒调频斜率。该方法用四个GPS组合来代替惯性导航系统实现对载机姿态参数的测量，使机载SAR测量系统在得到高质量、高分辨率SAR图像的同时，又能降低系统研制成本，且具有低功耗的特点。

主权项

1.一种基于GPS数据的机载SAR运动补偿方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：第一步：建立载机坐标系：沿飞机右翼为Y轴，向右为正；沿飞机机腹为Z轴，向下为正；沿飞机鼻锥为X轴，向前为正；（1）α为飞机右翼旋转角度，向上为正，范围：±90°；（2）β为沿飞机机腹轴旋转角度，向右为正，范围：±180°；（3）γ为沿飞机鼻锥旋转角度，右翼向下为正，范围：±180°；第二步：建立载机坐标系相对地理坐标系的旋转矩阵：Q=cosαcosβcosαsinβ-sinα-cosγsinβ+sinγcosβcosγcosβ+sinγsinαsinβsinγcosαsinγsinβ+cosγsinαcosβ-sinγcosβ+cosγsinαsinβcosγcosα---(1)]]>第三步：用四个GPS组合测量飞机姿态：四个GPS组合的姿态测量系统包括一个主接收机M和相对主接收机M在实时运动模式的三个辅助接收机S₀、S₁、S₂；第四步：计算旋转矩阵Q；假设X₀为基线向量M-S₀；X₁为基线向量M-S₁；X₂为基线向量M-S₂；上标^(1）为局部地平线，上标^(b）为机身，可表示如下：X(l)=··X0(l)·X1(l)·X2(l)··]]>（2）X(b)=··X0(b)·X1(b)·X2(b)··]]>第五步：估计多普勒中心频率和多普勒调频斜率：多普勒中心频率表示为：-λ2RmVx·FmDC+H·Vz/Vx=(Htanα)cosβ+(sinβ)Rm2-H2-(Htanα)2---(3)]]>其中R_m是飞机到地面之间的距离，V_x和V_z为GPS主接收机M的测量值，值由多普勒谱估计；飞行高度H用雷达高度计测量；未知项仅为俯仰角α和偏航角β；λ表示雷达波长；因此Ym=(Htanαi)cosβi+(sinβi)·Xmi]]>（4）Xmi=Rm2-H2-(Htanαi-1)2,Ym=-λ2RmVx·FmDC+H·Vz/Vx]]>下标i＝1,2,...是迭代数；在迭代的每一步选择和点最吻合的线Y＝A_iX+B_i（5）Ai=sinβi,Bi=(Htanαi)cosβi=(Htanαi)1-A2,α0=0]]>用估计角重新计算所有距离门的多普勒中心频率，多普勒调频斜率用同样的方式重新计算。