基于卫星滑动聚束模式下目标成像时间计算方法

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种基于卫星滑动聚束模式下目标成像时间计算方法。

背景技术

随着遥感卫军技术的不断发展，遥感卫军技术在灾害监测、资源调查、测绘制图、农业估产，环境保护等应用领域发挥着越来越重要的作用。

其中，卫星对地面目标区域可拍摄成像的访问时间窗口，即卫星对地面目标区域可拍摄成像的开始时间到结束时间，是遥感卫星成像技术领域中卫星对地面目标区域可拍摄成像的重要参数，用于表征卫星在哪些时间段能够对地面目标区域进行成像。而现有技术中，对目标区域观测时，存在获取效率低和数据利用效率低，以及成像处理速度较差等问题。

因此，亟需对现有技术中存在的缺陷进行改进。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于卫星滑动聚束模式下目标成像时间计算方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本申请提供一种基于卫星滑动聚束模式下目标成像时间计算方法，包括：

获取地面目标区域，栅格化地面目标区域，对单位栅格进行赋码处理，得到栅格代码；

获取单位栅格对应的目标区域参数信息，构建栅格代码与目标区域参数信息的映射关系；其中，目标区域参数信息包括目标区域的位置矢量、速度矢量、成像点到地心的距离、卫星到地心的距离；

基于栅格代码与目标区域参数信息的映射关系，将目标区域参数信息转化为目标区域地心纬度；

基于目标区域地心纬度和栅格代码，获取卫星的成像下视角或俯仰姿态角；提取卫星运行轨道六根数，并进行轨道外推计算，得到卫星运行轨道外推至成像下视角的时间T

对时间T

可选地，对单位栅格进行赋码处理，获取栅格代码的过程包括：

构建标准赋码库，将标准赋码库存储在后台数据库或云存储空间；

提取单位栅格对应含义格式包含的内容，并将该内容与标准赋码库进行对比，如果对比成功，则直接赋予标准赋码库中的具体编码。

可选地，标准赋码库的构建包括：

获取原始赋码库模型；

获取偏好信息，基于原始赋码库模型和偏好信息，得到原始赋码库包括的一个图层或多个图层；

基于图层和原始赋码库模型，生成标准赋码库。

可选地，提取卫星运行轨道六根数，并进行轨道外推计算的过程包括：

基于卫星运行轨道六根数，使用预设的模型进行轨道外推计算；其中，预设的模型为TwoBody、J2、J4或HPOP模型。

可选地，卫星运行轨道六根数包括轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点辐角和真近点角。

可选地，卫星的成像下视角或俯仰姿态角基于卫星的实际成像范围获取。

可选地，还包括：

获取时间相邻星下点轨迹在赤道处的间隔，其表达式为：

a＝T

其中，a为时间相邻星下点轨道在赤道处的间隔，T

将多个卫星轨道周期累加，获取成像周期T

可选地，还包括：对时间T

基于时间T

在每个体素栅格内，对时间点进行统计分析，获取中心时间点；

采样处理每个体素栅格内的中心时间点，得到精确的目标成像时间。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种基于卫星滑动聚束模式下目标成像时间计算方法，首先获取地面目标区域，栅格化地面目标区域，对单位栅格进行赋码处理，通过赋码处理，能提高系统流畅度，节省资源和内存，加快卫星以及服务器的处理速度，同时也便于后期调取数据和传输数据；其次，构建栅格代码与目标区域参数信息的映射关系，能够方便目标区域的转码，减轻整个系统的负载，提高系统的流畅度；再次，基于栅格代码和目标区域参数信息的映射关系，将目标区域参数信息转化为目标区域地心纬度；再次，基于目标区域地心纬度和栅格代码，获取卫星的成像下视角或俯仰姿态角；提取卫星运行轨道六根数，并进行轨道外推计算，得到卫星运行轨道外推至成像下视角的时间；最后，对成像下视角的时间进行优化降噪处理，得到最终的目标成像时间；如此，能够快速获取遥感卫星对地面目标区域可拍摄成像的访问时间窗口，从而提高了获取遥感卫星对地面目标区域成像访问时间窗口的效率，也能够使得遥感卫星成像技术对突发事件具有快速响应能力，为卫星成像规划及成像拍摄计划的编制快速提供稳定的支撑。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于卫星滑动聚束模式下目标成像时间计算方法的一种流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

滑动聚束模式属于星载合成孔径雷达(SAR)工作模式中的一种，通过控制天线波束扫描速度，减缓天线波束足印地面滑动速度，增加成像点的合成孔径时间，实现高分辨率成像。滑动聚束模式的方位向成像范围大于传统聚束模式，方位向的分辨率低于传统聚束模式，滑动聚束模式可以通过控制波束扫描速度，实现分辨率和方位向成像范围之间的折中权衡。在滑动聚束模式中，由于天线辐照区在地面上移动，成像区域内的目标被完整的天线方向图加权，能够消除系统性能指标的方位向起伏，使滑动聚束能像条带模式一样得到方位向均匀的图像。

请参见图1，图1是本发明实施例提供的基于卫星滑动聚束模式下目标成像时间计算方法的一种流程图，本申请所提供的一种基于卫星滑动聚束模式下目标成像时间计算方法，包括：

S101、获取地面目标区域，栅格化地面目标区域，对单位栅格进行赋码处理，得到栅格代码；

S102、获取单位栅格对应的目标区域参数信息，构建栅格代码与目标区域参数信息的映射关系；其中，目标区域参数信息包括目标区域的位置矢量、速度矢量、成像点到地心的距离、卫星到地心的距离；

S103、基于栅格代码与目标区域参数信息的映射关系，将目标区域参数信息转化为目标区域地心纬度；

S104、基于目标区域地心纬度和栅格代码，获取卫星的成像下视角或俯仰姿态角；提取卫星运行轨道六根数，并进行轨道外推计算，得到卫星运行轨道外推至成像下视角的时间T

S105、对所述时间T

具体而言，请继续参见图1所示，本实施例提供的一种基于卫星滑动聚束模式下目标成像时间计算方法，首先，获取地面目标区域，栅格化地面目标区域，地面目标区域可以为规则区域，也可以为不规则区域，当为规则区域时，栅格化处理较为简便，当为不规则区域时，转化为规则的栅格区域进行处理，栅格化处理后能更精细的表达目标区域的参数信息，栅格化后的每个单位栅格的中心点的信息即为目标区域参数信息；此外，考虑到滑动聚束成像区域相对地球表面是很小的区域，可以采用将单位栅格的中间值作为中心点位置；其中，以CGCS2000国家大地坐标系为基准，建立直角坐标系的平方公里网格，栅格化地面目标区域，对单位栅格进行赋码处理，通过赋码处理，能提高系统流畅度，节省资源和内存，加快卫星以及服务器的处理速度，同时也便于后期调取数据和传输数据；其次，构建栅格代码与目标区域参数信息的映射关系，能够方便目标区域的转码，减轻整个系统的负载，提高系统的流畅度；再次，基于栅格代码和目标区域参数信息的映射关系，将目标区域参数信息转化为目标区域地心纬度；再次，基于目标区域地心纬度和栅格代码，获取卫星的成像下视角或俯仰姿态角；提取卫星运行轨道六根数，并进行轨道外推计算，得到卫星运行轨道外推至成像下视角的时间T

需要说明的是，不规则的地面目标区域转化为规则的地面目标区域的过程包括：

获取不规则地面目标区域的边界Latmax、Latmin，将不规则的地面目标区域转化为多个单位栅格，方便对目标区域参数的提取，并实现不规则的地面目标区域转化为规则的矩形区域；其中，矩形区域的边界纬度Latmax、Latmin通过GIS分区统计制表工具获取，以栅格网编码为统计字段，统计每个栅格中经纬度均值；然后对栅格图层属性表中的坡度均值、人口密度、灯光密度、PM2.5均值字段进行标准化处理，使得各项指标的值域范围处于0～1之间，从而消除成像影响因子量纲不一致的影响。

在本申请的一种可选地实施例中，对单位栅格进行赋码处理，获取栅格代码的过程包括：

构建标准赋码库，将标准赋码库存储在后台数据库或云存储空间；

提取单位栅格对应含义格式包含的内容，并将该内容与标准赋码库进行对比，如果对比成功，则直接赋予标准赋码库中的具体编码。

具体而言，本实施例中，对单位栅格内的不同的经纬度、地形(包括河流、湖泊和山地)进行分类，例如，河流、湖泊、山地分别表示A、B、C，同时，单位栅格内经纬度、地形在码串符中所代表的含义不同，构建标准赋码库，由于标准赋码库占用内存较大，因此，将其存储在后台数据库或云存储空间中，在后续对单位栅格进行赋码时，只需查找对比即可，若对比成功，则直接赋码。

在本申请的一种可选地实施例中，标准赋码库的构建包括：

获取原始赋码库模型；

获取偏好信息，基于原始赋码库模型和偏好信息，得到原始赋码库包括的一个图层或多个图层；

基于图层和原始赋码库模型，生成标准赋码库。

具体而言，不赋码处理，可能传输的会是一串或多串代表地理区域的数据，过程需要消耗过多的资源和内存，加重卫星以及服务器的负载；而本实施例采用赋码处理的方式可以方便后期进行调取数据和传输数据。

在本申请的一种可选地实施例中，提取卫星运行轨道六根数，并进行轨道外推计算的过程包括：

基于卫星运行轨道六根数，使用预设的模型进行轨道外推计算；其中，预设的模型为TwoBody、J2、J4或HPOP模型。

在本申请的一种可选地实施例中，卫星运行轨道六根数包括轨道半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点辐角和真近点角。

在本申请的一种可选地实施例中，卫星的成像下视角或俯仰姿态角基于卫星的实际成像范围获取。

需要说明的是，成像下视角或俯仰姿态角范围是可以预设的，可以设定固定区间或固定值，例如，下视角或俯仰姿态角范围为-45°～+45°。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括：

获取时间相邻星下点轨迹在赤道处的间隔，其表达式为：

a＝T

其中，a为时间相邻星下点轨道在赤道处的间隔，T

将多个所述卫星轨道周期累加，获取成像周期T

在本申请的一种可选地实施例中，还包括：对时间T

基于时间T

在每个体素栅格内，对时间点进行统计分析，获取中心时间点；

采样处理每个体素栅格内的中心时间点，得到精确的目标成像时间。

具体而言，本实施例中，对成像周期T

本实施例中设置的周期间隔数为500-800，距离阈值为500；采用RANSAC算法剔除地面点云，设置最大迭代次数为10000，定义最远距离阈值为80；

根据邻域时间周期平均距离的概率密度函数公式：

设置每个点的最大搜索阈值为N，标准差倍数为n，超出平均距离n倍的点即被定义为离群点，离群点将会被剔除；

其中，X

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。