一種寬雷達波束下高山地測高方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及SAR雷達測高技術領域，尤其是一種寬雷達波束下高山地測高方法。
【背景技術】
[0002]SAR是一種全天時、全天候、高分辨力的成像雷達，可應用于彈載、機載的匹配導航，匹配導航采用幾何較正后的SAR圖像，而決定圖像幾何較正精度的關鍵參數(shù)是雷達高度參數(shù)。
[0003]當測高區(qū)域為平坦均勻區(qū)域時，測高算法采用重心偏離法(0C0G)來獲得高精度測量值，其基本思想是將跟蹤窗內回波幅度的時域分布值重新映射成一個等效矩形回波，原回波的重心即可認為是矩形回波的重心，矩形回波的前沿與原回波中總體呈上升趨勢的前沿部分相對應，通過跟蹤該矩形前沿位置的變化來實現(xiàn)測高。然而，在高山地地區(qū)，由于地形的起伏大，回波能量分布具有前沿變緩、分布展寬、回波能量分布與具體地形相關性大的特點，重心偏離法(0C0G)模型已無法適用，測高精度無法滿足要求。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種在高山地、雷達寬波束條件下，確保雷達高度值測量精度高的寬雷達波束下高山地測高方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:一種寬雷達波束下高山地測高方法，該方法包括下列順序的步驟:
(1)假設在理想平坦條件下，初步求得回波能量PreEchoSum及回波有效范圍中心位置PreEchoCenter ；
(2)計算檢測回波分布的門限EchoSwitch；
(3)計算檢測回波分布的范圍；
(4)計算檢測回波分布的開始中心位置DetectCenter；
(5)求回波分布的起始位置DetectStart；
(6)求回波分布的結束位置DetectEnd;
(7)計算高度值。
[0006]所述步驟(1)中回波能量PreEchoSum及回波有效范圍中心位置PreEchoCenter的計算方法如下:
a)根據(jù)雷達慣導高度和波束寬度計算覆蓋范圍窗經(jīng)采樣量化后的點數(shù)WinLen: WinLen = 2X (ceil (0.5XHigh_insX (cos (beamwidth) -1) /Runit))
其中，High_ins為慣導輸入的雷達高度，beamwidth為波束寬度，Runit為雷達采樣率對應距離單元長度；
b)以WinLen為窗寬在整個距離線上滑動，計算窗內能量和，獲得窗內能量和序列；
c)窗內能量和序列的最大值為初步求得的回波能量和PreEchoSum，窗內能量和序列最大值位置的索引為初步求得的回波有效范圍中心位置PreEchoCenter。
[0007]所述步驟(2)中檢測回波分布的門限EchoSwitch的計算公式如下:
檢測回波分布的門限 EchoSwitch = (PreEchoSum/ffinLen) X 0.4 ；
其中，PreEchoSum為初步求得的回波能量和，WinLen為波束覆蓋范圍經(jīng)采樣量化后的點數(shù)。
[0008]所述步驟(3)中檢測回波分布的范圍的計算公式如下:
回波分布的范圍=[PreEchoCenter-6XWinLen PreEchoCenter+6XWinLen]；
其中，PreEchoCenter為初步求得的回波有效范圍中心位置，WinLen為波束覆蓋范圍經(jīng)采樣量化后的點數(shù)。
[0009]所述步驟(4)中檢測回波分布的開始中心位置DetectCenter的計算方法如下:
a)以初步求得的回波有效范圍中心位置PreEchoCenter為中心，在以波束覆蓋范圍經(jīng)采樣量化后的點數(shù)WinLen為寬度的小窗內求回波最大值；
b)回波最大值的索引位置為檢測回波分布的開始中心位置DetectCenter。
[0010]所述步驟(5)中回波分布的起始位置DetectStart的計算方法為:以檢測回波分布的開始中心位置DetectCenter為中心，向近距離移動，當回波出現(xiàn)連續(xù)8個未過門限信號后退出，并記錄當前位置為回波分布的起始位置DetectStart。
[0011]所述步驟￠)回波分布的結束位置DetectEnd的計算方法為:以檢測回波分布的開始中心位置DetectCenter為中心，向遠距離移動，當回波出現(xiàn)連續(xù)8個未過門限信號后退出，并記錄當前位置為回波分布的結束位置DetectEnd。
[0012]所述步驟(7)中高度值的計算方法如下:
a)計算高度值對應索引號Highlndex
Highlndex = (DetectStart+DetectEnd)/2.0-ffinLen/2 ；
其中，DetectStart為回波分布的起始位置，DetectEnd為回波分布的結束位置；
b)計算高度值
高度值=采樣起始距離+HighIndexX距離采樣單元大??；
其中，采樣起始距離為開窗的起始距離，距離采樣單元為雷達采樣率對應的距離單元長度。
[0013]由上述技術方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點如下:第一，本發(fā)明解決了高山地、雷達寬波束條件下，引起的回波前沿變緩、分布展寬，能量分布與平坦模型的不同問題；第二，通過采用回波能量分布的范圍代替回波幅度來估計矩形的前沿，進而得到雷達高度，雷達高度值測量精度高；第三，通過實際數(shù)據(jù)分析，本發(fā)明介紹的高度估計方法較常規(guī)的重心偏離法(0C0G)誤差均值從10.6591米提高到-0.3012米，均方根誤差從41.3402提高到14.9751，雷達高度值測量精度高明顯提高。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
圖2為實際飛行效果示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，一種寬雷達波束下高山地測高方法，該方法包括下列順序的步驟: (1)假設在理想平坦條件下，初步求得回波能量PreEchoSum及回波有效范圍中心位置PreEchoCenter ；
(2)計算檢測回波分布的門限EchoSwitch；
(3)計算檢測回波分布的范圍；
(4)計算檢測回波分布的開始中心位置DetectCenter；
(5)求回波分布的起始位置DetectStart；
(6)求回波分布的結束位置DetectEnd;
(7)計算高度值。
[0016]所述步驟(1)中回波能量PreEchoSum及回波有效范圍中心位置PreEchoCenter的計算方法如下:
a)根據(jù)雷達慣導高度和波束寬度計算覆蓋范圍窗經(jīng)采樣量化后的點數(shù)WinLen:WinLen = 2X (ceil (0.5XHigh_insX (cos (beamwidth) -1) /Runit))
其中，High_ins為慣導輸入的雷達高度，beamwidth為波束寬度，Runit為雷達采樣率對應距離單元長度；
b)以WinLen為窗寬在整個距離線上滑動，計算窗內能量和，即求和，獲得窗內能量和序列；雷達每收到一組回波就是一條距離線，收到的時間延時對應距離遠近；
c)窗內能量和序列的最大值為初步求得的回波能量和PreEchoSum，窗內能量和序列最大值位置的索引為初步求得的回波有效范圍中心位置PreEchoCenter。
[0017]所述步驟(2)中檢測回波分布的門限EchoSwitch的計算公式如下:
檢測回波分布的門限 EchoSwitch = (PreEchoSum/ffinLen) X 0.4 ；
其中，PreEcho