一种基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法，包括：根据协同双基SAR成像的斜距历程得到瞬时斜距历程梯度矢量；基于瞬时斜距历程梯度矢量构建距离分辨理论模型，并反解距离分辨理论得到距离向分辨率；基于协同探测双基前视SAR信号相位，得到多普勒频率；基于多普勒频率得到多普勒频率梯度矢量；基于多普勒频率梯度矢量构建方位分辨理论模型，并反解方位分辨理论模型得到方位向分辨率；基于距离向分辨率和方位向分辨率之间的夹角，得到实测距离向分辨率和实测方位向分辨率。本发明专利技术能够得到确切的两维分辨性能模型和得到与实测分辨率相一致的分辨结果。得到与实测分辨率相一致的分辨结果。得到与实测分辨率相一致的分辨结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法


[0001]本专利技术属于雷达
，具体涉及一种基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法。

技术介绍

[0002]通过将发射机与接收机分置于不同的运动平台上，任意轨迹协同探测SAR可以通过信号的发射和回波的非后向接收，对任意位置实现高分辨成像，从而突破了传统单基SAR只能侧视成像的固有缺陷。相比于单基SAR，任意轨迹协同探测SAR系统虽然需要增加空时频同步模块和数据链路模块，但其所具备的优势恰恰能满足协同探测体系对SAR的需求。首先，由于收发分置，接收平台不再需要装配大功率发射机，因此接收平台的体积、重量和成本均能得到良好的控制。其次，在协同化探测体系中，多平台之间可形成“一发多收”的多基SAR成像系统，获取不同视角下目标场景的散射信息，提供更加全面的目标特征。最重要的是，任意轨迹协同探测SAR弥补了传统单基SAR只能侧视成像的固有缺陷，其中最典型的双基前视模式能够通过合理的构型配置，在某一飞行平台前方区域形成良好的距离和多普勒分辨网格，得到该平台前方区域的高分辨二维图像，从而在其他平台辅助下实现合成孔径雷达的前视成像。综上所述，任意轨迹协同SAR系统探测方面有巨大潜力，是未来雷达应用的重要发展趋势之一。而在任意轨迹协同探测SAR系统中，由于方位向与距离向定义模糊、二维分辨耦合等问题，使得不同构型下分辨能力难以准确表征，这使得任意轨迹协同探测SAR在航迹规划等方面出现困难。因此需要开展任意轨迹协同探测SAR分辨性能表征研究。
[0003]现有的技术方案的处理方法为：通过构建低自由度直线轨迹SAR成像模型，获得任意点斜距历程，并求解斜距历程梯度矢量，根据斜距历程梯度矢量方向确立距离向分辨率方向，构建距离向分辨率矢量，将斜距历程梯度矢量与距离向分辨率矢量相乘，进而反解距离向分辨率模型。通过构建低自由度平行航迹双基SAR相位模型，进一步求解多普勒频率，并求解多普勒梯度矢量。从而根据多普勒梯度矢量确立方位向分辨率方向，构建方位向分辨率矢量，将多普勒梯度矢量与方位向分辨率矢量相乘，进而反解出方位向分辨率模型。
[0004]现有基于矢量梯度法的理想直线轨迹分辨性能模型，是基于传统理想直线航迹进行假设，难以适配双基分辨几何构型，同时协同探测双基SAR系统相比于传统平行航线的几何构型，拥有着更高的自由度，更复杂的运动轨迹，导致成像斜距历程模型与多普勒模型更为复杂，进一步加深了成像分辨模型的复杂程度。此外，复杂的运动轨迹使得距离方位分辨耦合严重，两维分辨特性会互相影响，导致理论分辨率与实测结果不一致等问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]一种基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法，所述分析方法包括：
[0007]构建面向任意轨迹协同探测双基前视SAR成像的几何模型，基于所述几何模型得
到任意轨迹的协同双基SAR成像的斜距历程；
[0008]根据所述协同双基SAR成像的斜距历程得到瞬时斜距历程梯度矢量；
[0009]基于所述瞬时斜距历程梯度矢量构建距离分辨理论模型，并反解所述距离分辨理论得到距离向分辨率；
[0010]基于面向任意轨迹协同探测双基前视SAR成像的几何模型，得到协同探测双基前视SAR信号相位；
[0011]基于所述协同探测双基前视SAR信号相位，得到多普勒频率；
[0012]基于所述多普勒频率得到多普勒频率梯度矢量；
[0013]基于多普勒频率梯度矢量构建方位分辨理论模型，并反解方位分辨理论模型得到方位向分辨率；
[0014]基于距离向分辨率和方位向分辨率之间的夹角，得到实测距离向分辨率和实测方位向分辨率。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述协同双基SAR成像的斜距历程表示为：
[0016][0017][0018][0019][0020]其中，R
bi
(t
m
；x
n
,y
n
)为协同双基SAR成像的斜距历程，v
tx
为发射机沿X轴的运动速度，v
ty
为发射机沿Y轴的运动速度，v
tz
为发射机沿Z轴的运动速度，a
tx
为发射机沿X轴的加速度，a
ty
为发射机沿Y轴的加速度，a
tz
为发射机沿Z轴的加速度，t
m
为方位向慢时间变量，R
st
为平台到场景中心的距离，β
t
为平台到场景中心的擦地角，γ
t
为平台方位角，β
r
为平台到场景中心的擦地角，P(x
n
,y
n
)为目标点P的坐标。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述瞬时斜距历程梯度矢量表示为：
[0022][0023][0024][0025][0026][0027]其中，R
bi
(t
m
；x
n
,y
n
)为任意轨迹的协同双基SAR成像的斜距历程，为x方向的单位矢量，为y方向的单位矢量，为z方向的单位矢量，t
m
为方位向慢时间变量，(Δx,Δy,Δz)为目标点P的增量，(x
n
,y
n
)为目标点P在目标坐标系内的坐标，φ
Δ
为目标坐标系xOy与成像坐标系XOY之间角度。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，所述距离分辨理论模型表示为：
[0029][0030]所述距离向分辨率表示为：
[0031][0032]其中，ρ
r
为距离向分辨率，c为光速，B
r
为信号带宽，θ为双基角，为瞬时斜距历程梯度矢量，为任意方向矢量。
[0033]在本专利技术的一个实施例中，基于面向任意轨迹协同探测双基前视SAR成像的几何模型，得到协同探测双基前视SAR信号相位，包括：
[0034]根据所述任意轨迹的协同双基SAR成像的斜距历程得到基带回波信号ss0(t
r
,t
m
)，所述基带回波信号ss0(t
r
,t
m
)表示为：
[0035][0036]其中，t
m
为方位向慢时间变量，t
r
为距离向快时间变量，w
r
(t
r
)为距离向时域窗函数，w
a
(t
m
)为方位向时域窗函数，exp{
·
}为复指数函数，用以表征回波信号的相位信息，j为虚数单位，K
r
为距离向调频率，f
c
为发射信号的中心频率，c为光速，R
bi...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法，其特征在于，所述分析方法包括：构建面向任意轨迹协同探测双基前视SAR成像的几何模型，基于所述几何模型得到任意轨迹的协同双基SAR成像的斜距历程；根据所述协同双基SAR成像的斜距历程得到瞬时斜距历程梯度矢量；基于所述瞬时斜距历程梯度矢量构建距离分辨理论模型，并反解所述距离分辨理论得到距离向分辨率；基于面向任意轨迹协同探测双基前视SAR成像的几何模型，得到协同探测双基前视SAR信号相位；基于所述协同探测双基前视SAR信号相位，得到多普勒频率；基于所述多普勒频率得到多普勒频率梯度矢量；基于多普勒频率梯度矢量构建方位分辨理论模型，并反解方位分辨理论模型得到方位向分辨率；基于距离向分辨率和方位向分辨率之间的夹角，得到实测距离向分辨率和实测方位向分辨率。2.根据权利要求1所述的基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法，其特征在于，所述协同双基SAR成像的斜距历程表示为：在于，所述协同双基SAR成像的斜距历程表示为：在于，所述协同双基SAR成像的斜距历程表示为：在于，所述协同双基SAR成像的斜距历程表示为：其中，R
bi
(t
m
；x
n
,y
n
)为协同双基SAR成像的斜距历程，v
tx
为发射机沿X轴的运动速度，v
ty
为发射机沿Y轴的运动速度，v
tz
为发射机沿Z轴的运动速度，a
tx
为发射机沿X轴的加速度，a
ty
为发射机沿Y轴的加速度，a
tz
为发射机沿Z轴的加速度，t
m
为方位向慢时间变量，R
st
为平台到场景中心的距离，β
t
为发射平台到场景中心的擦地角，γ
t
为平台方位角，β
r
为接收平台到场景中心的擦地角，P(x
n
,y
n
)为目标点P的坐标。3.根据权利要求1所述的基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法，其特征在于，所述瞬时斜距历程梯度矢量表示为：
其中，R
bi
(t
m
；x
n
,y
n
)为任意轨迹的协同双基SAR成像的斜距历程，为x方向的单位矢量，为y方向的单位矢量，为z方向的单位矢量，t
m
为方位向慢时间变量，(Δx,Δy,Δz)为目标点P的增量，(x
n
,y
n
)为目标点P在目标坐标系内的坐标，φ
Δ
为目标坐标系xOy与成像坐标系XOY之间角度。4.根据权利要求1所述的基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法，其特征在于，所述距离分辨理论模型表示为：所述距离向分辨率表示为：其中，ρ
r
为距离向分辨率，c为光速，B
r
为信号带宽，θ为双基角，为瞬时斜距历程梯度矢量，为任意方向矢量。5.根据权利要求1所述的基于矢量梯度的任意轨迹协同探测分辨率分析方法，其特征在于，基于面向任意轨迹协同探测双基前视SAR成像的几何模型，得到协同探测双基前视SAR信号相位，包括：根据所述任意轨迹的协同双基SAR成像的斜距历程得到基带回波信号ss0(t
r
,t
m
)，所述基带回波信号ss0(t
r
,t
m
)表示为：其中，t
m
为方位向慢时间变量，t
r
为距离向快时间变量，w
r
(t
r
)为距离向时域窗函数，w
a
(t
m
)为方位向时域窗函数，exp{
·
}为复指数函数，用以表征回波信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁毅，谷天一，赵衍一，邢孟道，梁宇杰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：