一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法

本发明涉及高功率微波源器件，具体地，涉及一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法。

背景技术：

1、合成孔径雷达是一种高分辨率成像系统，它不仅可以全天候、高分辨率地对目标区域进行成像，还可以实现对场景中目标的高精度定位，对关键目标和区域的有效监控起到重要作用。机载sar是sar系统的一个重要分支，由于载体的灵活性，具有很高的军事和工业价值。此外，随着高分辨率机载sar技术的成熟，对目标定位精度提出了更高的要求。因此，研究机载sar高精度定位技术具有重要的意义和实用价值。有效利用机载合成孔径sar图像，往往需要精确定位每个图像像素。从历史上看，机载sar图像的定位要么依赖于使用可靠的参考点来确定图像的相对位置，要么需要飞机的精确运动信息和sar数据采集系统的特性作为输入来确定图像的绝对位置。然而，在许多应用中，由于难以获得可靠参考点的准确地理位置和记录的飞机运动信息的不准确性，传统定位方法的精度不高。

2、为了在地面参考点地理位置信息不精确、飞机轨迹数据不精确的情况下，实现机载sar图像的高精度平面定位，有学者提出两角度机载sar图像几何定位方法从两幅不同航过角度机载sar图像出发，在机载sar图像应用rd模型完成四角点粗定位的基础上，联合利用多视角sar图像的系统级几何定位模型，通过估计各sar图像在距离向和方位向上的二维几何定位误差，实现对机载sar图像的高精度平面定位，具体方法参考文献《an imageplanar position method base on fusion of dual-view airborne sar data.remotesens.15,2023,15,2499)。但是该算法定位结果的精确性主要依赖于多角度系统定位误差的一致性及角度间的几何关系，算法精度较低、稳健性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，解决现有技术中机载sar图像算法精度较低、稳健性不足的技术问题，提供有效的多角度融合定位方法，可以判定多角度sar图像系统定位误差是否相对一致，并通过数值计算方法有效融合多个估计值，形成对系统定位的有效估计，完成高精度sar几何校正。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、本发明提供了一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，包括以下步骤：

4、s1.输入n幅多角度sar图像，确定多视角sar图像中像元位置与地理位置的转换关系；

5、s2.建立多视角sar图像间的等价方程，多角度sar图像两两联立估计定位误差；

6、s3.多角度定位误差一致性鉴别与图像优选；

7、s4.利用平均求和的方法获取多角度sar图像定位误差的估计；

8、s5.将sar图像定位误差的估计结果补偿在sar图像定位中，完成sar图像高精度定位。

9、进一步的，所述s1包括以下步骤：

10、s11.输入n幅多角度sar图像，确定初始机载sar图像的定位辅助参数；

11、s12.通过初始机载sar图像的定位辅助参数，确定多视角sar图像中像元位置与地理位置的转换关系。

12、进一步的，所述s2包括以下步骤：

13、s21.利用同源点建立多视角sar图像间的等价方程；

14、s22.将所有的多角度sar图像两两联立，获得多个估计定位误差值。

15、进一步的，所述s3包括以下步骤：

16、s31.用离散系数判断数据在各个特征维度的离散程度；

17、s32.逐个剔除所有图像中的与其他角度sar图像差异最大的图像，直至获得一组离散程度符合条件的图像。

18、进一步的，所述s31包括以下步骤：

19、s311.取n幅多角度sar图像，通过两两联立，获得n(n-1)/2个估计结果；

20、s312.根据估计结果计算各个特征维度的离散系数v，用离散系数判断数据在各个特征维度的二维离散程度。

21、进一步的，所述s312中的各个特征维度的离散系数v的计算公式如下：

22、

23、其中，vr为该组估计结果在距离向定位误差的离散程度，va为该组估计结果在方位向定位误差的离散程度，sr为该组估计结果在距离向定位误差的标准差，sa为该组估计结果在方位向定位误差的标准差，ur为该组估计结果在距离向定位误差的均值，ua为该组估计结果在方位向定位误差的均值。

24、进一步的，所述s32包括以下步骤：

25、s321.根据比较离散系数与门限来鉴别定位误差一致性，判别离散系数是否均小于门限；

26、s322.若离散系数大于门限，逐个剔除n幅图像中的一幅图像，获得n组不同航过角度的sar图像，计算每组图像的多个估计值，对于其中离散系数最小的一组图像，判断其各个特征维度的离散系数是否均小于门限；

27、s323.若直至剔除到只剩三幅图像时，该组估计值的任一特征维度的离散系数大于门限，则多角度定位误差不具有一致性，不满足算法使用条件，无法估计系统定位误差。

28、进一步的，所述s322包括以下步骤：

29、s3221.若其任一维度的离散系数大于门限，则图像间真实定位误差过大，无法获得精确估计值；

30、s3222.逐个剔除n幅图像中的一幅图像，获得n组不同航过角度的sar图像，每组图像均包含n-1幅图像；

31、s3223.计算每组图像的多个估计值并计算获得其各个特征维度的离散系数，对于其中离散系数最小的一组图像，判断其各个特征维度的离散系数是否均小于门限；

32、s3224.若各个特征维度的离散系数均小于门限,则取此组的图像为真实定位误差较为一致的一组图像；

33、s3225.若存在各个特征维度的离散系数均小于门限相反的情况,继续剔除，直至获得一组不同航过角度的sar图像真实系统定位误差相对一致的图像。

34、进一步的，所述s4包括以下步骤：

35、s41.对满足一致性条件的多角度sar图像两两联立所获得多个估计值平均求和；

36、s42.获取每一角度sar图像的定位误差估计，取满足约束的多角度sar为m幅

37、

38、其中，和为假设图i和图j间系统定位误差是相等时所求出的距离向定位误差估计值和方位向定位误差估计值，ri*表示第i幅图像的距离向定位误差的初始解，ai*表示第i幅图像的方位向定位误差的初始解。

39、采用上述技术方案，本发明具有以下优点：

40、本发明提供了一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，利用估计结果的离散系数鉴别多角度定位误差的一致性，并优选出定位误差最为一致的一组sar图像。同时，对不同图像间的两视角系统定位误差估计平均求和，获取了更可靠的定位误差估计结果。该基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法可以判定多角度sar图像系统定位误差是否相对一致，并通过数值计算方法有效融合多个估计值，形成对系统定位的有效估计，完成高精度sar几何校正提高了定位精度和定位结果的稳健性。

技术特征：

1.一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，其特征在于，所述s1包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，其特征在于，所述s2包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，其特征在于，所述s3包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，其特征在于，所述s31包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，其特征在于，所述s312中的各个特征维度的离散系数v的计算公式如下：

7.根据权利要求4所述的一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，其特征在于，所述s32包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，其特征在于，所述s322包括以下步骤：

9.根据权利要求1所述的一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，其特征在于，所述s4包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了微波遥感技术领域的一种基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法，该基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法包括以下步骤：确定多视角SAR图像中像元位置与地理位置的转换关系；建立多视角SAR图像间的等价方程，多角度SAR图像两两联立估计定位误差；多角度定位误差一致性鉴别与图像优选；利用平均求和的方法获取多角度SAR图像定位误差的估计；将SAR图像定位误差的估计结果补偿在SAR图像定位中，完成SAR图像高精度定位。该基于数据集优选的多角度融合高精度定位方法提高了定位精度和定位结果的稳健性。

技术研发人员：余安喜,于华涛,童文昊,张犇,张珂珂,董臻,孙造宇,何志华
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5