SAR 圖像匹配制導(dǎo)精度影響因素分析

張東興，賈興亮，李相平，祝明波，殷勇

（1.海軍航空工程學(xué)院電子信息工程系，山東煙臺(tái)264001；2.海軍裝備部西安局，蘭州730070；3.91436部隊(duì)，廣西柳州545613）

SAR 圖像匹配制導(dǎo)精度影響因素分析

張東興1，賈興亮2，李相平1，祝明波1，殷勇3

（1.海軍航空工程學(xué)院電子信息工程系，山東煙臺(tái)264001；2.海軍裝備部西安局，蘭州730070；3.91436部隊(duì)，廣西柳州545613）

合成孔徑雷達(dá)（SAR）具有高分辨率、全天候等優(yōu)點(diǎn)，是提高精確制導(dǎo)武器制導(dǎo)精度的有力工具。制導(dǎo)精度是精確制導(dǎo)武器的重要性能指標(biāo)，影響SAR制導(dǎo)系統(tǒng)精度的主要因素有實(shí)時(shí)圖的獲取誤差及預(yù)處理誤差、圖像匹配誤差、慣導(dǎo)測(cè)量誤差、SAR制導(dǎo)特殊彈道引起的導(dǎo)航制導(dǎo)的誤差。概述了SAR圖像匹配制導(dǎo)系統(tǒng)精度的相關(guān)研究，對(duì)比和分析了這些研究和結(jié)論，指出了該研究存在的問(wèn)題和發(fā)展方向。

SAR圖像；圖像匹配；制導(dǎo)精度

合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一種高分辨率成像雷達(dá)，既具有高的角分辨率（方位向分辨率）又有足夠高的距離向分辨率。高的角分辨率是它相對(duì)于傳統(tǒng)雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)，且得到的高分辨率雷達(dá)圖像已接近光學(xué)成像的分辨率，成像基本不受能見(jiàn)度等氣象條件的影響，具有全天候的特點(diǎn)，這是SAR成像相對(duì)于可見(jiàn)光成像和毫米波雷達(dá)成像的優(yōu)點(diǎn)。因具有高分辨率、全天候以及對(duì)一些地物有穿透性[1]等優(yōu)點(diǎn)，作為一種新型的成像工具，合成孔徑雷達(dá)在精確制導(dǎo)領(lǐng)域正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

本文主要從影響因素方面來(lái)綜述SAR制導(dǎo)系統(tǒng)精度方面的研究。SAR圖像匹配是把不同成像條件下對(duì)同一場(chǎng)景錄取的2幅或多幅SAR圖像在空間上進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，以確定圖像之間的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放等關(guān)系的過(guò)程[2-5]。

1 SAR制導(dǎo)系統(tǒng)原理

SAR制導(dǎo)系統(tǒng)原理圖如圖1所示。圖像匹配制導(dǎo)技術(shù)是利用飛行器上傳感器獲取的實(shí)時(shí)圖像與飛行器上存儲(chǔ)的參考圖像進(jìn)行匹配以獲得飛行器的當(dāng)前位置，用以修正慣性導(dǎo)航的累積誤差，從而實(shí)現(xiàn)飛行器自主高精度導(dǎo)航的一種技術(shù)。

一般而言，SAR圖像匹配制導(dǎo)可以獲得很高的制導(dǎo)精度，但其系統(tǒng)較為復(fù)雜，如圖1所示。影響其精度的可能因素較多，概括地講，影響圖像匹配制導(dǎo)精度的主要因素有以下幾方面：

1）實(shí)時(shí)圖的獲取及預(yù)處理誤差；

2）圖像匹配誤差；

3）慣導(dǎo)測(cè)量誤差；

4）SAR特殊彈道引起的制導(dǎo)誤差。

圖1 SAR成像匹配制導(dǎo)系統(tǒng)原理圖Fig.1 Block diagram of SAR image matching guidance system

2 實(shí)時(shí)圖的獲取及預(yù)處理

一般而言，在SAR成像獲取過(guò)程中，由于彈載環(huán)境、彈載平臺(tái)非勻速直線運(yùn)動(dòng)以及干擾的影響，會(huì)引入噪聲和畸變。另外，對(duì)實(shí)時(shí)圖進(jìn)行預(yù)處理時(shí)應(yīng)考慮實(shí)時(shí)圖的可匹配性、噪聲和畸變等情況，而濾波和特征提取，這種預(yù)處理一般會(huì)提高實(shí)時(shí)圖的可匹配性，但同時(shí)也會(huì)引入誤差，減少圖像的有效信息量。

文獻(xiàn)[6]指出由于實(shí)時(shí)成像手段以及環(huán)境條件的限制，實(shí)時(shí)圖存在一定的灰度畸變、幾何畸變及噪聲干擾。因此，在匹配前須對(duì)這些畸變進(jìn)行校正處理。如果成像分辨率和基準(zhǔn)圖分辨率不同，在預(yù)處理時(shí)可能還應(yīng)考慮將二者分辨率調(diào)整到一致。如果匹配算法不是直接利用實(shí)時(shí)圖和基準(zhǔn)圖的灰度，而是利用圖像的某些特征，則需對(duì)實(shí)時(shí)圖和基準(zhǔn)圖進(jìn)行特征提取。所有這些處理必然引入一定的處理誤差，從而減小了實(shí)時(shí)圖與基準(zhǔn)圖的信息量。為了提高匹配的可靠性與成功率，實(shí)時(shí)圖的預(yù)處理一般還包括失真分析，即選擇失真小、可匹配性高的實(shí)拍圖像與基準(zhǔn)圖進(jìn)行匹配。實(shí)時(shí)圖的預(yù)處理過(guò)程中，與基準(zhǔn)圖相同的處理模塊最好選擇相同的處理算法，這樣可以增加實(shí)時(shí)圖與基準(zhǔn)圖在數(shù)據(jù)上的共性。

環(huán)境對(duì)于末段圖像匹配的影響是很大的，如景物的回波反射特性的變化、雷達(dá)波束投射角等的變化所引起的陰影和景物的遮擋效應(yīng)，以及在基準(zhǔn)區(qū)域中實(shí)際景物的變化等[7]。所有這些因素都將引起圖像匹配中實(shí)時(shí)圖全部或部分象素的灰度值變化，從而影響匹配結(jié)果[8]。人為的干擾會(huì)對(duì)圖像匹配的效果產(chǎn)生更大的影響[9]。參考圖和實(shí)時(shí)圖可能來(lái)自不同的傳感器，不同的成像機(jī)理，將會(huì)導(dǎo)致實(shí)時(shí)圖像與參考圖像產(chǎn)生較大差異。

圖像在匹配之前要進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括2種方法：灰度值的標(biāo)準(zhǔn)化和圖像分割?；叶戎档臉?biāo)準(zhǔn)化指的是將圖像的灰度零均值化和方差標(biāo)準(zhǔn)化。方差標(biāo)準(zhǔn)化可以減小灰度值增益變化的影響，灰度零均值化可以減小灰度偏置的影響。圖像分割是用于減小圖像的畸變對(duì)系統(tǒng)性能的影響。另外，若采用基于特征的匹配算法，在預(yù)處理中還需對(duì)圖像提取特征、去噪聲和畸變等[10]。

對(duì)于實(shí)時(shí)圖獲取過(guò)程中可能引入畸變的問(wèn)題，華中理工大學(xué)圖像識(shí)別與人工智能研究所張俊，在“圖像匹配與雷達(dá)地圖匹配制導(dǎo)中匹配技術(shù)研究”一文中，指出圖像畸變可分為5類：①傳感器噪聲：成像系統(tǒng)存在電路噪聲、量化誤差、非均勻特性等噪聲源。②傳感器視角變化：傳感器的視角和姿態(tài)的變化導(dǎo)致的幾何畸變。③不同傳感器成像：SAR成像和光學(xué)成像，不同類型的傳感器的所成圖像差異較大。④成像的自然條件：氣象等條件變化引起的目標(biāo)反射特性的變化。⑤目標(biāo)景物的變化：不同時(shí)間獲取的圖像，其對(duì)應(yīng)的景物可能會(huì)有自然或人為的變化[11]。文獻(xiàn)[12]指出實(shí)時(shí)圖獲取時(shí)傳感器、氣象條件的變化和地物反射率的變化引起會(huì)畸變，并更詳細(xì)地描述了氣象條件的變化對(duì)圖像的灰度、分辨率和對(duì)比度的具體影響。

文獻(xiàn)[13]指出SAR圖像與光學(xué)圖像匹配本質(zhì)上是一個(gè)低信噪比的圖像匹配問(wèn)題，為了提高匹配性能必須設(shè)法提高圖像的信噪比；并分析了地面制備特征參考圖的重要性，研究了基于知識(shí)的特征參考圖制備方法，提出了3種具有智能特點(diǎn)的雷達(dá)與光學(xué)圖像匹配新算法，并用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了研究結(jié)果的正確性和應(yīng)用價(jià)值。

由上述內(nèi)容可以看出實(shí)時(shí)圖的獲取和預(yù)處理過(guò)程必然會(huì)引入誤差。對(duì)于成像的自然條件、目標(biāo)景物的變化和其他隨機(jī)性干擾（包括人為的和不可預(yù)測(cè)的干擾），一般主要通過(guò)航跡規(guī)劃和執(zhí)行任務(wù)的時(shí)機(jī)的把握來(lái)減少自然條件和目標(biāo)景物的變化對(duì)實(shí)時(shí)圖的獲取的影響，但這些隨機(jī)的因素的影響不可能完全被消除。

3 圖像匹配誤差

匹配算法是影響圖像匹配誤差的關(guān)鍵因素，根據(jù)算法著重點(diǎn)的不同，匹配算法可分為：①改善匹配性能的預(yù)處理算法，這類算法一方面是去畸變和噪聲，另一方面是可以改善匹配性能；②提高匹配速度的算法；③提高匹配精度的算法；④穩(wěn)健性算法。當(dāng)然這方面的算法并不是孤立的，最好的算法應(yīng)該集這幾種優(yōu)點(diǎn)于一身，但現(xiàn)實(shí)的圖像匹配受多種因素影響，很難以實(shí)現(xiàn)算法的最佳。

基于灰度的匹配算法的優(yōu)點(diǎn)是抗噪聲能力強(qiáng)，在灰度和畸變不大的情況下，正確匹配概率和精度較高。缺點(diǎn)是匹配速度慢，抗幾何畸變能力弱。

基于特征的匹配算法抗幾何失真及灰度畸變能力強(qiáng)。SIFT[14]、SURF[15]等高性能匹配算法可以對(duì)圖像縮放、旋轉(zhuǎn)、平移等具有不變性，為差異較大的SAR圖像匹配提供了有力支持。

匹配算法可以分為2個(gè)階段：截獲階段和精確定位階段。在截獲階段應(yīng)該盡可能的避免錯(cuò)誤的定位并找到一個(gè)包含正確匹配點(diǎn)的“截獲區(qū)”，在精確定位階段，采用匹配精度高的算法，得到盡可能高的精度，這2個(gè)階段所采用的預(yù)處理和匹配算法可能不同。匹配精度可以通過(guò)相關(guān)面中相關(guān)峰的陡度和“圖像分辨率”來(lái)估計(jì)，精度依賴于象素間相關(guān)和圖像中的均勻區(qū)域的數(shù)量，在圖像存在較大畸變且圖像的結(jié)構(gòu)比較單一的情況下，匹配精度會(huì)大幅度地降低。在出現(xiàn)幾何畸變時(shí)可以通過(guò)去畸變算法和縮小圖像尺寸的方法來(lái)提高精度。一般的情況下，可以采用分割圖像的技術(shù)結(jié)合特征類匹配算法來(lái)提高精度。文獻(xiàn)[16]把算法分為一般的相關(guān)（基于灰度值的）、純特征相關(guān)、特征匹配相關(guān)和混合型算法，并把各種算法的特點(diǎn)予以較為詳細(xì)的分析。

匹配算法的關(guān)鍵指標(biāo)是匹配速度和可靠性。為提高運(yùn)算速度可以采用分層匹配算法，先在降低分辨率的基礎(chǔ)上粗略地搜索可能的匹配點(diǎn)，為下一步的匹配減少了運(yùn)算量；再進(jìn)一步提高分辨率，進(jìn)行匹配。由于粗略匹配已經(jīng)排除了大部分非匹配點(diǎn)，精度匹配只需要在幾個(gè)可能匹配的位置進(jìn)行匹配，從而節(jié)省了運(yùn)算量，提高了匹配速度。

文獻(xiàn)[17]指出快速實(shí)時(shí)圖像匹配在巡航導(dǎo)彈精確攻擊目標(biāo)中起著極重要的作用。文中研究了在保證精度的條件下提高圖像匹配速度的問(wèn)題。該文用Hausdorff距離代替?zhèn)鹘y(tǒng)的歐氏距離的相似度指標(biāo)，利用二進(jìn)制編碼和十進(jìn)制編碼的遺傳算法和分別基于頻域和空域的分層算法替代全空間逐點(diǎn)搜索。實(shí)驗(yàn)表明，該算法在保證一定精度的條件下提高了圖像匹配的速度。文章還指出根據(jù)不同的快速算法，可區(qū)分基準(zhǔn)圖圖像匹配品質(zhì)的差異，為巡航導(dǎo)彈的航跡規(guī)劃提供參考，這無(wú)疑是一種新的思路。

為去除基準(zhǔn)圖和實(shí)時(shí)圖間的幾何畸變，可以采用一種叫“地址修正”的迭代算法[18]，其基本思想是2圖間的幾何畸變可以用共面圖像的8參量變換來(lái)描述，該迭代算法收斂于這些幾何參數(shù)，因而可以用于移除2圖間的幾何畸變。

針對(duì)幾何畸變問(wèn)題，文獻(xiàn)[19]介紹了一種新的匹配思路，叫做“空間窗”（spatial windowing），其基本思想是用多個(gè)具有共同的中心、但大小不同的圖和基準(zhǔn)圖進(jìn)行匹配。單個(gè)圖的匹配，由于畸變的存在導(dǎo)致在非匹配點(diǎn)出偽相關(guān)峰，但這些偽峰在別的尺寸的圖產(chǎn)生的相關(guān)面中可能就不存在了。由于各圖是同心的，那么每個(gè)圖的相關(guān)面中在正確匹配點(diǎn)都會(huì)有相關(guān)峰。把各圖的相關(guān)面的值相乘，那么正確匹配點(diǎn)就會(huì)有一個(gè)很高的峰值，而由畸變引起的相關(guān)峰則會(huì)被其他圖的相關(guān)值抵消。這個(gè)相關(guān)方法既可以去幾何畸變，又可以提高匹配精度。文獻(xiàn)[20]給出了另一種方法，叫做“子區(qū)相關(guān)”（sub-area correlation）,其基本思想是從基準(zhǔn)圖中選取一些小圖（子圖），使這些小圖中的幾個(gè)在實(shí)時(shí)圖中出現(xiàn)的概率很大。這些子圖在基準(zhǔn)圖中的精確的相對(duì)位置關(guān)系是已知的，匹配時(shí)即使有幾何畸變的影響，只要這些子圖的位置能較準(zhǔn)確的定位出來(lái)，就能找到正確匹配點(diǎn)。

另外，空間重復(fù)模式對(duì)圖像匹配影響很大，因?yàn)樵趧e的位置的圖案模式幾乎和匹配點(diǎn)處的圖案模式相同，因而在重復(fù)模式處在相關(guān)面中會(huì)出現(xiàn)很高的相關(guān)峰。文獻(xiàn)[21]提出了混合型匹配算法可以估計(jì)參考圖的冗余程度和重復(fù)模式的位置，并用仿真結(jié)果證實(shí)了該算法的有效性。該算法在匹配地圖的選擇過(guò)程中十分有用。

實(shí)際的圖像匹配中，地面景物的回波反射特性、地表含水量的變化、天氣和云層等都會(huì)對(duì)匹配造成影響，因而要求算法有較強(qiáng)的適應(yīng)性。在實(shí)際的應(yīng)用中算法的穩(wěn)定性又稱之為算法的適應(yīng)性[22-23]。

文獻(xiàn)[24]針對(duì)圖像匹配制導(dǎo)的需求，研究了去均值歸一化、基于直方圖拉伸和基于局部平滑相關(guān)匹配算法，分析了算法的適應(yīng)性，比較了每種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合巡航導(dǎo)彈的使用，討論了影響匹配結(jié)果的一些基本的、可能的環(huán)境因素。

總之，圖像匹配算法經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但是由于成像環(huán)境復(fù)雜多變，現(xiàn)有算法在某些方面都有不盡人意的缺陷，尚且沒(méi)有一種算法能解決所有的圖像匹配問(wèn)題[25-26]。在以下幾個(gè)方面值得更深入的研究：

1）建立新的理論框架，提高算法的穩(wěn)健性和運(yùn)算速度。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于圖像的匹配的方法大多是針對(duì)某一種特定的應(yīng)用而獨(dú)立研究的，這使得各種匹配方法較多但卻不成體系，且算法的穩(wěn)健性不夠強(qiáng)。

2）復(fù)合匹配算法。盡可能結(jié)合與挖掘現(xiàn)有方法中的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)研究新的匹配算法。

3）基于局部特征的匹配算法。目前，大多數(shù)算法是利用圖像的全局特征，但是物體的全局特征一般不容易獲取，而且當(dāng)物體之間存在遮擋時(shí)提取的全局特征是不可靠的，局部特征能較好地解決這一問(wèn)題。

4）基于模型的匹配算法的進(jìn)一步研究?；谀Ｐ偷姆椒檫吘墮z測(cè)、圖像分割以及圖像匹配等問(wèn)題的研究提供一個(gè)新的思路，現(xiàn)有結(jié)果也展現(xiàn)出了該方法的優(yōu)越性，但是對(duì)它的研究還不夠深入，比如，變形模型對(duì)于噪聲比較敏感、初始輪廓及模板的選取困難、優(yōu)化過(guò)程易陷入局部最小以及計(jì)算量大等，都是需要進(jìn)一步研究和克服的問(wèn)。

4 慣導(dǎo)測(cè)量誤差

文獻(xiàn)[27]給出了在SAR系統(tǒng)正側(cè)視（即波束指向與雷達(dá)運(yùn)動(dòng)方向嚴(yán)格垂直）飛行情況下，在導(dǎo)彈末制導(dǎo)中利用距離向上3點(diǎn)的位置（即3個(gè)固定的目標(biāo)）以及斜距和地距的幾個(gè)已知參數(shù)，從導(dǎo)彈規(guī)則飛行（導(dǎo)彈無(wú)垂直速度并嚴(yán)格按直線飛行）和不規(guī)則飛行（導(dǎo)彈有垂直速度并非直線飛行）2方面對(duì)彈體進(jìn)行定位討論。同時(shí)指出在導(dǎo)彈規(guī)則飛行時(shí)，定位誤差實(shí)際上只受斜距誤差的影響，故只要知道斜距誤差便可知定位誤差；在不規(guī)則飛行情況時(shí)，導(dǎo)彈定位的誤差要大得多，同時(shí)受斜距誤差和速度誤差的影響。

文獻(xiàn)[28]指出，對(duì)低空飛行器（如巡航導(dǎo)彈）而言，姿態(tài)角的影響很小（當(dāng)成像傳感器傾角誤差為0.1°時(shí)，引起地距偏移量為0.3～0.5 m），因而低空飛行器一般不考慮姿態(tài)角的影響。當(dāng)飛行器在2 000 m的高度飛行時(shí)，姿態(tài)角的微量變化和地形起伏會(huì)引起成像底點(diǎn)較大的偏移。此結(jié)論雖是對(duì)光學(xué)成像而言的，但對(duì)SAR圖像匹配制導(dǎo)仍有借鑒意義。

需要說(shuō)明的是，導(dǎo)彈慣導(dǎo)系統(tǒng)的瞬時(shí)精度很高且不受外在干擾的影響，因而慣導(dǎo)給出的數(shù)據(jù)足以用來(lái)對(duì)SAR成像作運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。但慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差隨時(shí)間而增加，圖像匹配的精度較高反過(guò)來(lái)又可以用來(lái)修正慣導(dǎo)積累誤差，這使得SAR組合導(dǎo)航系統(tǒng)有較高的制導(dǎo)精度。

5 導(dǎo)航制導(dǎo)誤差

由前面所述可知，SAR成像需要多普勒頻移，故通常的彈載SAR條帶成像時(shí)，一般采用正側(cè)視或前側(cè)視方式而成像，在末制導(dǎo)階段應(yīng)采用前側(cè)視方式成像，這就決定了其彈道方向不能直接指向目標(biāo)，而應(yīng)是弧線狀的彈道，一般要作C或S形的機(jī)動(dòng)。這就給SAR制導(dǎo)尤其是末制導(dǎo)階段施加了特定的要求。

文獻(xiàn)[29]指出成功的作戰(zhàn)中SAR制導(dǎo)（采用多普勒銳化方法）必須滿足一些要求，比如，實(shí)時(shí)圖必須有足夠高的分辨力以鑒別目標(biāo)、圖像必須提供給制導(dǎo)濾波器足夠的信息以精確的確定目標(biāo)位置、導(dǎo)彈最好以較理想的速度和角度來(lái)撞向目標(biāo)來(lái)獲得最大的殺傷力等，并應(yīng)用彈道優(yōu)化技術(shù)來(lái)規(guī)劃彈道以滿足這些要求。該文論證了通過(guò)優(yōu)化彈道可以在末制導(dǎo)階段獲得較好的圖像質(zhì)量以確認(rèn)目標(biāo)，并且可獲得較低的脫靶量。

文獻(xiàn)[30]研究了空地導(dǎo)彈的彈道優(yōu)化問(wèn)題。該文以圖像尋的巡航導(dǎo)彈為背景，指出圖像尋的方式給導(dǎo)彈的彈道帶來(lái)了約束（和多普勒銳化雷達(dá)有關(guān)的約束、末端角度的約束和動(dòng)力學(xué)約束等），而這些約束是彈道優(yōu)化必須要考慮的，并給出先是低空飛行，而后在臨近目標(biāo)時(shí)是拉高和俯沖的彈道，如圖2所示。該文論證了臨近目標(biāo)時(shí)是拉高和俯沖的彈道對(duì)采用多普勒銳化式成像雷達(dá)的，應(yīng)用Bank-To-Turn（傾斜轉(zhuǎn)彎）方法控制的導(dǎo)彈的彈道很有效，并引申了多普勒成像閉環(huán)制導(dǎo)律問(wèn)題。

圖2 SAR末制導(dǎo)三維彈道Fig.2 3-D trajectory of SAR terminal guidance

SAR末制導(dǎo)階段由于需要獲取多普勒頻移，其彈道相比光學(xué)和普通雷達(dá)制導(dǎo)要有較多的約束，它的工作模式要求其彈道必須是弧線彈道，另外由于動(dòng)力學(xué)和攻擊角度等的約束，導(dǎo)彈制導(dǎo)精度受較多因素的影響，目前雖然已經(jīng)有人做了彈道優(yōu)化的工作，但“優(yōu)化彈道”性能怎樣以及其影響因素仍具有研究?jī)r(jià)值。

6 結(jié)論

綜上，研究人員對(duì)影響SAR制導(dǎo)系統(tǒng)性能的因素做了較多的研究工作，實(shí)時(shí)圖獲取、預(yù)處理和匹配算法方面的研究較多，主要集中于去畸變、增強(qiáng)匹配算法（包括預(yù)處理算法）適應(yīng)性、減少計(jì)算量提高算法速度等問(wèn)題，研究方法也較多?；谄ヅ浣Y(jié)果（匹配精度和配準(zhǔn)圖分辨力）研究導(dǎo)彈定位精度的研究較少。SAR末制導(dǎo)階段對(duì)彈道的要求較高，因?yàn)橐紤]成像方式（如多普勒銳化、聚束等）的約束、動(dòng)力學(xué)的約束和攻擊角度等約束，給制導(dǎo)帶來(lái)了較多的影響，同時(shí)也影響末制導(dǎo)的精度。一般而言，SAR末制導(dǎo)階的彈道多采用彈道優(yōu)化技術(shù)來(lái)規(guī)劃，由于要考慮的因素較多實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為復(fù)雜。

對(duì)這些SAR制導(dǎo)系統(tǒng)的影響因素的分析對(duì)綜合地研究SAR制導(dǎo)系統(tǒng)性能提供了很有價(jià)值的結(jié)論和研究方法。

發(fā)展趨勢(shì)和尚存在的問(wèn)題：①這些研究多是基于SAR制導(dǎo)系統(tǒng)的某一方面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響的，而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的建模和仿真是未來(lái)的一個(gè)研究方向；②現(xiàn)有的研究，理論分析和計(jì)算機(jī)仿真較多，但理論分析和仿真畢竟和實(shí)物有差距，結(jié)合半實(shí)物、實(shí)物仿真的研究是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)；③由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，基于飛機(jī)導(dǎo)航的研究較多，而對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)的研究較少，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)及分析較為困難。

[1]CURLANDER J C，MCDONOUGH R N.Synthetic aperture radar：systems and signal processing[M].New York：Wiley，1991：103-165.

[2]孫仲康，沈振康.數(shù)字圖像處理及其應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986：233-235，307-309. SUN ZHONGKANG，SHEN ZHENKANG.Digital image processing and its applications[M].Beijing：National Defense Industry Press，1986：233-235，307-309.（in Chinese）

[3]賀柏根，朱明.改進(jìn)的抗全仿射尺度不變特征變換圖像匹配算法[J].光學(xué)精密工程，2011，19（10）：2472-2477.HE BAIGEN，ZHU MING.Improved fully affine invariant SIFT-based image matching algorithm[J].Optics and Precision Engineering，2011，19（10）：2472-2477.（in Chinese）

[4]邱建國(guó)，張建國(guó)，李凱.基于Harris與Sift算法的圖像匹配方法[J].測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，23（3）：271-274. QIU JIANGUO，ZHANG JIANGUO，LI KAI.An images matching method base on harris and sift algorithm[J]. Journal of Test and Measurement Technology，2009，23（3）：271-274.（in Chinese）

[5]李壯，雷志輝，于起峰.基于梯度徑向夾角直方圖的異源圖像匹配[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，2011，40（3）：318-325. LI ZHUANG，LEI ZHIHUI，YU QIFENG.Matching multi sensor images based on gradient radius angle pyramid histogram[J].Acta Geodaetica et Cartographica Sinica，2011，40（3）：318-325.（in Chinese）

[6]汪洪橋，趙宗濤，蔡艷寧，等.景象匹配技術(shù)在巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)中的應(yīng)用研究[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈控制技術(shù)，2005，48（1）：33-36. WANG HONGQIAO，ZHAO ZONGTAO，CAI YANNING，et al.Research of application on scene matching technology to cruise missile control and guidance[J].Control Technology of Tactical Missile，2005，48（1）：33-36.（in Chinese）

[7]丁鷺飛，耿富錄.雷達(dá)原理[M].3版.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003：163-168. DING LUFEI，GENG FULU.Radar principle[M].3rd ed. Xi'an：Xidian University press，2003：163-168.（in Chinese）

[8]梁勇，鄧方林.巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J].中國(guó)航天，2003（8）：35-41. LIANG YONG，DENG FANGLIN.Present situation and development trend of cruise missile guidance technology analysis[J].Aerospace China，2003（8）：35-41.（in Chinese）

[9]彭雙春，劉光斌，劉冬.干擾條件下的景象匹配模型分析[J].鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，17（4）：47-49. PENG SHUANGCHUN，LIU GUANGBIN，LIU DONG. A preliminary analysis of image matching model underinterference[J].Journal of Yancheng Instituteof Technology：Natural Science，2004，17（4）：47-49.（in Chinese）

[10]BVAK M N.Radar target detection and map-matching algorithm studies[J].IEEE Transacations Aerospace and Electronic Systems，1980，16（5）：620-625.

[11]張俊.圖像匹配與雷達(dá)地圖匹配制導(dǎo)中匹配技術(shù)研究[J].通信與測(cè)控，1998，20（5）：43-48. ZHANG JUN.Image matching and guidance radar map matching matching technology research[J].communications and control，1998，20（5）：43-48.（in Chinese）

[12]趙鋒偉，李吉成，沈振康.景象匹配技術(shù)研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2002，24（12）：110-113. ZHAO FENGWEI，LI JICHENG，SHEN ZHENKANG. Scene matching technology[J].Systems Engineering and Electronics，2002，24（12）：110-113.（in Chinese）

[13]張?zhí)煨?，蔡世學(xué).雷達(dá)與光學(xué)景像共性特征提取與匹配算法研究[J].紅外與激光工程，1996，25（3）：15-20. ZHANG TIANXU，CAI SHIXUE.Radar and optical scene common feature extraction and matching algorithm [J].Infrared and Laser Engineering，1996，25（3）：15-20.（in Chinese）

[14]LOWE D G.Object recognition from local scale-invariant features[C]//The Proceedings of the Seventh IEEE International Conference.IEEE，1999：1150-1157.

[15]BAY H，TUYTELAARS T，VAN GOOL L.SURF：speeded up robust features[M].Berlin Heidelberg：Springer，2006：404-417.

[16]RATKOVIC J A.Performance considerations for image matching systems，N-1217-AF[R].1979：32-33.

[17]黎明，姜長(zhǎng)生，朱榮剛，等.巡航導(dǎo)彈末制導(dǎo)的景象匹配快速算法[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2006，26（1）：872-877. LI MING，JIANG CHANGSHENG，ZHU RONGGANG，et al.Cruise missiles homing fast scene matching algorithm[J].Missiles and Guidance，2006，26（1）：872-877.（in Chinese）

[18]FAIRMAN B A，LARSEN A J，SWINTON W G，et al. Computer address modification system with optional DMApaging：U.S.，4849875[P].1989.

[19]ZITOVA B，F(xiàn)LUSSER J.Image registration methods：a survey[J].Image and Vision Computing，2003，21（11）：977-1000.

[20]LO T K，GERSON G.Guidance system position update by multiple subarea correlation[C]//1979 Huntsville Technical Symposium.International Society for Optics and Photonics，1979：30-40.

[21]WARD A M R.Sensor driven Computing[D].London：University of Cambridge，1998.

[22]趙鋒偉.景象匹配算法，性能評(píng)估及其應(yīng)用[D].長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2002：3-6.ZHAO FENGWEI.Scene matching algorithm，performance evaluation and its application[D].Changsha：National Defense Science and Technology University，2002：3-6.（in Chinese）

[23]金善良，梁文寶.下視景像匹配算法性能評(píng)估[J].紅外與激光工程，1997，26（6）：1-3. JIN SHANLIANG，LIANG WENBAO.Downward-looking scene matching algorithm performance evaluation[J]. Infrared and Laser Engineering，1997，26（6）：1-3.（in Chinese）

[24]韓先鋒，李俊山，孫滿囤，等.巡航導(dǎo)彈景象匹配算法適應(yīng)性研究[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2005，22（7）：53-57. HAN XIANFENG，LI JUNSHAN，SUN MANTUN，et al. Adaptability cruise scene matching algorithm[J].Microelectronics&Computer，2005，22（7）：53-57.（in Chinese）

[25]熊凌.計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的圖像匹配綜述[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，21（3）：171-173. XIONG LING.Overview of image matching in computer vision[J].Journal of Hubei University of Technology，2006，21（3）：171-173.（in Chinese）

[26]PLUIM J P W，MAINTZ J B A，VIERGEVER M A.Mutual information matching in multiresolution contexts[J]. Image and Vision Computing，2001，19（1）：45-52.

[27]李亞超，藍(lán)金巧，邢孟道，等.SAR末制導(dǎo)中導(dǎo)彈定位方法及分析[J].遙測(cè)遙控，2004，25（6）：29-34. LI YACHAO，LAN JINQIAO，XING MENGDAO，et al. SAR homing missiles positioning method and analyzed [J].Remote Telemetry，2004，25（6）：29-34.（in Chinese）

[28]邵永社，陳鷹，祝小平.利用影像匹配和攝影測(cè)量實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)精確導(dǎo)航[J].測(cè)控技術(shù)，2006，25（8）：79-82. SHAO YONGSHE，CHEN YING，ZHU XIAOPING.Use image matching and accurate navigation UAV photogrammetry[J].Measurement and Control Technology，2006，25（8）：79-82.（in Chinese）

[29]EREMYA HODGSON.Trajectory optimization using differential inclusion to minimize uncertainty in target location estimation[R].San Francisco，AIAA：2005：1-16.

[30]FAROOQ A，LIMEBEER D J N.Bank-to-turn missile guidance with radar imaging constraints[J].Journal of Guidance，Control and Dynamics，2005，28（6）：1157-1170.

Analysis of SAR Scene Matching Guidance Acuracy Influencing Factors

ZHANG Dong-xing1,JIA Xing-liang2,LI Xiang-ping1,ZHU Ming-bo1,YIN Yong3
（1.Department of Electronic and Information Engineering,NAAU,Yantai Shandong 264001,China; 2.Xi'an Bureau of Naval Equipment Department,Lanzhou 730070,China; 3.The 91436thUnit of PLA,Liuzhou Guangxi 545613,China）

Synthetic aperture radar（SAR）has the advantages like high resolution,all-weather and so on.It is considered to be a powerful tool to improve guidance accuracy of precision gaided weapon.Guidance precision was an important performance measurement of precision-guided weapons.The main factors affect the accuracy of SAR guidance system are scene matching errors,real-time imaging acquisition and pretreatment errors,inertial measurement errors,navigation guidance errors caused by the SAR guidance trajectory.The studies on SAR guidance accuracy of the influencing factors were described.The research and the conclusions were comparied and analized.The existing problems in the research and development direction were pointed out.

SAR images;scene matching;guidance accuracy

TP391

A

1673-1522（2014）01-0019-06

10.7682/j.issn.1673-1522.2014.01.005

2013-09-24；

2013-11-15

“泰山學(xué)者”建設(shè)工程專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目

張東興（1981-），男，博士生。