本發(fā)明涉及一種雷達(dá)定標(biāo)方法。

背景技術(shù)：

利用金屬球作為散射目標(biāo)，進(jìn)行雷達(dá)定標(biāo)是一種標(biāo)準(zhǔn)的雷達(dá)定標(biāo)方法。一般是用氣球、飛機(jī)懸掛一個(gè)金屬球，當(dāng)金屬球進(jìn)入雷達(dá)探測(cè)波束，雷達(dá)就能探測(cè)到金屬球的散射信號(hào)，由于金屬球的散射截面rcs是已知的，因此能用金屬球?qū)走_(dá)進(jìn)行定標(biāo)。這里的金屬球是一個(gè)內(nèi)空的標(biāo)準(zhǔn)圓球。為了避免其他物體對(duì)雷達(dá)定標(biāo)的影響，定位的器件(如gps接收機(jī))需要離開(kāi)金屬球一段距離，一般是幾十米。這樣定位器件不在雷達(dá)波束中，也就不會(huì)讓雷達(dá)接收到定位器件的散射信號(hào)，不會(huì)影響強(qiáng)度定標(biāo)精度，但是定位器件得到的位置不是真正的金屬球位置，雷達(dá)波束指向定位精度就會(huì)降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種成像定位金屬球雷達(dá)定標(biāo)方法，以解決傳統(tǒng)的利用金屬球作為散射目標(biāo)，進(jìn)行雷達(dá)定標(biāo)，存在的定位器件得到的位置不是真正的金屬球位置，雷達(dá)波束指向定位精度因此會(huì)降低等技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

成像定位金屬球雷達(dá)定標(biāo)方法，其步驟如下：

(1)在地面設(shè)置兩個(gè)攝像機(jī)，保證兩個(gè)攝像機(jī)在同一高度的一條直線上，相距20-200米，攝像機(jī)成像平面在同一平面上，且垂直水平面；

(2)調(diào)整兩個(gè)攝像機(jī)的時(shí)鐘，使兩個(gè)攝像機(jī)時(shí)鐘一致，或者測(cè)出兩個(gè)攝像機(jī)時(shí)鐘差；

(3)將金屬球用氣球或其他飛行平臺(tái)攜帶升空，保證金屬球距離攝像機(jī)幾百米到幾公里，高度為幾百米，并且落在兩個(gè)攝像機(jī)的成像區(qū)域里；

(4)啟動(dòng)兩個(gè)攝像機(jī)拍攝金屬球，并啟動(dòng)天氣雷達(dá)獲取金屬球信號(hào)；

(5)利用兩個(gè)攝像機(jī)同時(shí)間圖片，用攝影測(cè)量學(xué)原理，計(jì)算金屬球位置(x、y、z)以及相對(duì)雷達(dá)的方位、仰角、距離和金屬球移動(dòng)速度；

(6)利用雷達(dá)信號(hào)，計(jì)算對(duì)應(yīng)金屬球的反射率因子、方位、仰角、距離；

(7)比較雷達(dá)信號(hào)，計(jì)算的方位、仰角、距離與攝影測(cè)量學(xué)得到的方位、仰角、距離；

(8)比較雷達(dá)得到反射率因子與金屬球計(jì)算得到的發(fā)射率因子；

(9)比較雷達(dá)得到的徑向速度與攝影測(cè)量學(xué)測(cè)得的金屬球速度在雷達(dá)探測(cè)電磁波發(fā)射方向的投影。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)空中只有金屬球，沒(méi)有定位裝置，重量輕，可以用升力小的飛行平臺(tái)攜帶金屬球進(jìn)行雷達(dá)定標(biāo)。例如用風(fēng)箏就可以攜帶金屬球升空。

(2)攝影測(cè)量學(xué)方式可以得到高于gps的定位精度。

(3)可以得到金屬球的移動(dòng)速度，標(biāo)校多普勒速度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的金屬球和相機(jī)的幾何關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的技術(shù)方案參見(jiàn)圖1所示。

在地面設(shè)置兩個(gè)攝像機(jī)(b、c)，兩個(gè)攝像機(jī)在同一高度的一條直線上(b、c、d所在的平面)，相距20-200米(如50米)，攝像機(jī)成像平面在同一平面上(a、c、d所在平面)，且垂直水平面。使金屬球(a處)距離攝像機(jī)幾百米到幾公里，高度為幾百米，并且落在兩個(gè)攝像機(jī)的成像區(qū)域里。金屬球可以由氣球或其他飛行平臺(tái)攜帶。

假定相機(jī)1(b)和相機(jī)2(c)焦距相同，而且兩個(gè)相機(jī)成像平面與x軸、z軸所在平面平行，相機(jī)1和相機(jī)2之間距離b(圖1中的bc)，焦距為f。從相機(jī)照片上可以讀出金屬球在照片1坐標(biāo)系中坐標(biāo)值(x1,y1,z1),金屬球在照片2坐標(biāo)系中坐標(biāo)值(x2,y2,z2)。那么根據(jù)圖1所示金屬球和相機(jī)的幾何關(guān)系和攝影測(cè)量學(xué)原理就可以計(jì)算出金屬球的x、y、z坐標(biāo)值。

測(cè)量原理：設(shè)金屬球a在攝影站點(diǎn)d-xyz坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(x,y,z)，點(diǎn)a在相機(jī)1坐標(biāo)系s1-u1v1w1和相機(jī)2坐標(biāo)系s2-u2v2w2中的坐標(biāo)分別為(u1,v1,w1)及(u2,v2,w2)，a點(diǎn)相應(yīng)的像點(diǎn)a1和a2的像空間坐標(biāo)為(x1,y1,-f)及(x2,y2,-f)，(f是像機(jī)焦距)，像點(diǎn)的像空間輔助坐標(biāo)為(u1,v1,w1)及(u2,v2,w2)，則有：

式中的r1、r2為相機(jī)1和2像片的旋轉(zhuǎn)矩陣。定義攝影基線b的三個(gè)分量為bu、bv、bw：

可以通過(guò)雙軸高精度傾角器(準(zhǔn)確度為0.01°)，測(cè)量出相機(jī)2相對(duì)相機(jī)1的旋轉(zhuǎn)矩陣r2，以及基線b的三個(gè)分量bu、bv、bw。

再根據(jù)攝影站點(diǎn)、像點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)三點(diǎn)共線，可得出左右像點(diǎn)的投影系數(shù)n1、n2：

聯(lián)合可求解出：

則點(diǎn)a在s1-u1v1w1中的坐標(biāo)(u1,v1,w1)；和在s2-u2v2w2中的坐標(biāo)(u2,v2,w2)為：

以相機(jī)1作為原點(diǎn)可以得到點(diǎn)a的三維坐標(biāo)為：

(2)定位處理系統(tǒng)

定位處理系統(tǒng)由攝像機(jī)1、攝像機(jī)2和計(jì)算機(jī)構(gòu)成。攝像機(jī)1和攝像機(jī)2同時(shí)獲取金屬球的圖像，傳送到計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)兩幅同時(shí)刻圖像進(jìn)行攝影測(cè)量學(xué)處理，得到金屬球的三維坐標(biāo)(x、y、z)。

本發(fā)明工作步驟：

(1)架設(shè)攝像機(jī)，保證兩個(gè)攝像機(jī)在同一高度的一條直線上，相距幾十米(如50米)，攝像機(jī)成像平面在同一平面上，且垂直水平面。

(2)調(diào)整兩個(gè)攝像機(jī)的時(shí)鐘，使兩個(gè)攝像機(jī)時(shí)鐘一致(差別小于0.1秒)?；蛘邷y(cè)出兩個(gè)攝像機(jī)時(shí)鐘差。

(3)將金屬球用氣球或其他飛行平臺(tái)攜帶升空，保證金屬球距離攝像機(jī)幾百米到幾公里，高度為幾百米，并且落在兩個(gè)攝像機(jī)的成像區(qū)域里。

(4)啟動(dòng)兩個(gè)攝像機(jī)拍攝金屬球，并啟動(dòng)天氣雷達(dá)獲取金屬球信號(hào)。

(5)利用兩個(gè)攝像機(jī)同時(shí)間圖片，用攝影測(cè)量學(xué)原理，計(jì)算金屬球位置(x、y、z)以及相對(duì)雷達(dá)的方位、仰角、距離和金屬球移動(dòng)速度。

(6)利用雷達(dá)信號(hào)，計(jì)算對(duì)應(yīng)金屬球的反射率因子、方位、仰角、距離。

(7)比較雷達(dá)信號(hào)，計(jì)算的方位、仰角、距離與攝影測(cè)量學(xué)得到的方位、仰角、距離。

(8)比較雷達(dá)得到反射率因子與金屬球計(jì)算得到的發(fā)射率因子。

(9)比較雷達(dá)得到的徑向速度與攝影測(cè)量學(xué)測(cè)得的金屬球速度在雷達(dá)探測(cè)電磁波發(fā)射方向的投影。