一种渐进扫描地形观测模式扫描参数确定方法技术

本发明专利技术提供一种渐进扫描地形观测模式扫描参数确定方法，具体包括输入SAR系统参数，然后设定子测绘带内方位向相邻观测带初始重叠系数，根据星地几何关系构建包含重叠系数的方程组，根据方程组计算扫描周期、各子测绘带的扫描角度、扫描时间等参数。接下来根据天线实际扫描能力、步进精度以及脉冲重复频率，对计算参数进行实用化调整，得到实际可使用的扫描角度、步进次数、步进驻留脉冲个数等工作参数。接下来根据实际工作参数计算各子测绘带方位向实际观测带重叠度，当重叠度不满足要求时，调整重叠系数，重新计算工作参数，直至重叠度满足要求。本发明专利技术简单易操作，无需考虑多种因素以及工作参数近似值与理论计算值的差异。素以及工作参数近似值与理论计算值的差异。素以及工作参数近似值与理论计算值的差异。

【技术实现步骤摘要】
一种渐进扫描地形观测模式扫描参数确定方法


[0001]本专利技术涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)
，具体涉及一种渐进扫描地形观测( Terrain Observation by Progressive Scans，TOPS)模式扫描参数确定方法。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达具有全天时、全天候成像的特点，在国民经济和国防领域有着广泛的应用。TOPS模式是一种高分辨率宽测绘带成像模式，相比扫描（SCAN）模式，TOPS模式消除了扇贝效应，在整个子测绘带内得到均匀的噪声等效系数；TOPS模式具有更强的模糊抑制能力，在整个子测绘带内模糊度更加均匀；由于子测绘带内方位向扫描持续时间长，TOPS模式的边沿效应损失更小。这些特点使得TOPS模式在不降低分辨率甚至提高分辨率的情况下，获得更佳的图像质量，在高分辨率宽测绘带应用中成为优选方案。
[0003]TOPS模式工作参数设计复杂，需要综合考虑多种因素的影响，比如分辨率、测绘带幅宽、子测绘带个数等系统指标。在确定这些因素后，进一步确定扫描周期、每个子测绘带的扫描角度、步进次数以及驻留脉冲数等工作参数。通过理论计算得到的工作参数往往具有多位小数值，甚至是无限小数，在实际中不能直接使用。例如，实际中天线最大扫描角度受限于天线扫描能力，且扫描精度有限；此外，步进次数是整数，每次步进的驻留脉冲数也是整数。因此需要对这些工作参数逐一进行实用化调整，这种调整可能会引起子测绘带内方位向相邻观测带拼接不完整。若要满足拼接要求，则上述各项因素需逐一考虑，将实用化调整值与理论计算值的差异作为时间误差，重新计算。经过多次迭代，直至满足拼接要求。这种方法不仅计算复杂，而且会造成扫描角度增大，增加天线负荷，造成系统成本提高。此外，扫描角过大，会引起方位向扇贝效应，导致图像质量下降。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种渐进扫描地形观测模式扫描参数确定方法，不需要考虑多种因素实用化调整引起的时间差异，仅以每个子测绘带方位向相邻观测带重叠系数为设计依据，在满足图像拼接的同时最小化扫描角度，确保图像质量不下降。本专利技术虽然以星载平台为例设计，但是对于机载平台同样适用。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种渐进扫描地形观测模式扫描参数确定方法，包括如下步骤：步骤1、输入系统参数，所述系统参数包括：天线扫描角速度，子测绘带个数，各子测绘带波束宽度、波束中心斜距、波束地面投影速度；步骤2、设定方位向子测绘带初始重叠系数；步骤3、根据星地几何关系构建包含重叠系数的方程组，根据所述方程组计算扫描周期、各子测绘带的扫描角度、扫描时间；步骤4、根据天线实际扫描能力、步进精度以及脉冲重复频率，对步骤3中的扫描周
期、各子测绘带的扫描角度、扫描时间进行实用化调整，得到实际可使用的工作参数，所述工作参数包括扫描角度、步进次数、步进驻留脉冲个数、实际扫描时间，波束有效扫描轨迹，连续两次扫描的波束中心重叠长度。
[0006]步骤5、根据步骤4中得到的实际可使用的工作参数计算各子测绘带波束近端方位向实际扫描重叠度，当重叠度不满足要求时，调整重叠系数，按照步骤3计算扫描周期、各子测绘带的扫描角度、扫描时间，按照步骤4调整实际可使用的工作参数，直至重叠度满足要求。
[0007]进一步地，所述步骤2中，初始重叠系数设置为1，即不重叠，然后通过增加重叠系数以满足要求；或初始重叠系数设置为大于1且小于2的数，然后通过减小重叠系数以满足要求。
[0008]进一步地，所述步骤3具体包括：引入重叠系数k
gap
，得到子测绘带表达式：(|ω|
·
T
b
‑
θ
c
)
·
R
c
+V
s
·
T
b
=k
gap
·
V
s
·
T
R
其中，ω是子测绘带天线扫描角速度，T
b
是子测绘带方位向扫描持续时间，θ
c
是子测绘带波束宽度，V
s
是子测绘带波束地面投影速度，R
c
是子测绘带的中心斜距，T
R
是扫描周期；根据系统要求的分辨率和幅宽，确定距离向子测绘带个数，假定子测绘带个数为n，则得到所述方程组如下：其中，上标(
·
)表示子测绘带索引，T
R
表示扫描周期；求解上述方程组，确定子测绘带m的方位向扫描持续时间，m表示第m个子测绘带，m=1,2,
…
,n；通过公式计算第m个子测绘带波束方位最大扫描角，进一步得到天线扫描角范围，其中，是每个子测绘带内，天线波束在方位向的最大扫描角。
[0009]进一步地，所述步骤4具体包括：确定各子测绘带参数，所述参数包括扫描角度，步进次数，驻留脉冲数，实际扫描时间，波束有效扫描轨迹，连续两次扫描波束中心重叠长度。
[0010]假定天线步进角度为dθ，采用下述公式计算天线实际最大扫描角度：
ceil(
·
)表示向上取整数；以公式计算子测绘带内波束步进次数；以公式计算每次步进的驻留脉冲个数，其中prf
(m)
是子测绘带的脉冲重复频率；以公式计算每个子测绘带实际扫描时间；以公式计算实际扫描周期；以公式计算第m个子测绘带波束有效扫描轨迹，即方位向有效成像长度；以公式计算第m个子测绘带波束中心在连续两次扫描周期内观测区域重叠长度。
[0011]进一步地，所述步骤5具体包括：以公式计算第m个子测绘带内天线波束中心视角和波束近端视角分别对应的合成孔径长度之差；以公式计算第m个子测绘带波束近端在连续两次扫描周期内观测区域重叠长度；判断是否满足重叠度要求，即是否满足下式：
其中，(S1,S2)表示系统要求的重叠范围；如果不在该范围内，则调整重叠系数，重复步骤3至步骤5，直至重叠度满足要求。
[0012]本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种高效快速的扫描参数确定方法，用此参数控制波束进行方位向扫描。本专利技术在满足子测绘带内方位向相邻观测带重叠度的同时，最小化波束方位向扫描角，提高图像质量。与常规TOPS模式扫描参数确定方法不同，本专利技术不考虑步进次数、驻留脉冲数等参数实用化调整引起的时间差，仅以重叠系数为设计依据，且可根据系统重叠度要求随时调整该系数。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的渐进扫描地形观测模式扫描参数确定方法流程图。
具体实施方式
[0014]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0015]如图1所示，本专利技术的渐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种渐进扫描地形观测模式扫描参数确定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、输入系统参数，所述系统参数包括：天线扫描角速度，子测绘带个数，各子测绘带波束宽度、波束中心斜距、波束地面投影速度；步骤2、设定相邻方位向观测带初始重叠系数；步骤3、根据星地几何关系构建包含重叠系数的方程组，根据所述方程组计算扫描周期、各子测绘带的扫描角度、扫描时间；步骤4、根据天线实际扫描能力、步进精度以及脉冲重复频率，对步骤3中的扫描周期、各子测绘带的扫描角度、扫描时间进行实用化调整，得到实际可使用的工作参数，所述工作参数包括扫描角度、步进次数、步进驻留脉冲个数、实际扫描时间，波束有效扫描轨迹，相邻两次扫描的波束近端重叠长度；步骤5、根据步骤4中得到的实际可使用的工作参数计算各子测绘带波束近端方位向实际观测带的重叠度，当重叠度不满足要求时，调整重叠系数，按照步骤3计算扫描周期、各子测绘带的扫描角度、扫描时间，按照步骤4调整实际可使用的工作参数，直至重叠度满足要求。2.根据权利要求1所述的一种渐进扫描地形观测模式扫描参数确定方法，其特征在于：所述步骤2中，初始重叠系数设置为1，即不重叠，然后通过增加重叠系数以满足要求；或初始重叠系数设置为大于1且小于2的数，然后通过减小重叠系数以满足要求。3.根据权利要求2所述的一种渐进扫描地形观测模式扫描参数确定方法，其特征在于：所述步骤3具体包括：引入重叠系数k
gap
，得到：(|ω|
·
T
b
‑
θ
c
)
·
R
c
+V
s
·
T
b
=k
gap
·
V
s
·
T
R
其中，ω是子测绘带天线扫描角速度，T
b
是子测绘带方位扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑明洁，张磊，禹卫东，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：