本发明专利技术公开了一种星载ＴＯＰＳＡＲ模式下方位向模糊度的优化方法，包括，读入相关参数，获取方位向波束３ｄＢ宽度、卫星到目标的最近斜距、混合因子、卫星到等效旋转点的最近斜距、中心波束扫描最大角度、方位向天线阵元间隔、方位向某一个所选位置的坐标、方位向某一个所选位置处的方位模糊度，绘制方位模糊度变化曲线，获取不同脉冲重复频率下方位向模糊度的最差值和绘制方位向模糊度的最差值曲线。本发明专利技术在获取方位模糊度时，充分考虑其随方位向空变的特性，结果具有更高的可靠性；在不同位置处的方位向模糊度获取是独立的，可并行处理，提高处理效率；方位向模糊度随方位向位置变换的曲线直观反映方位向模糊度在整个方位向场景内的变化情况。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信号处理领域，涉及一种优化方法，特别涉及一种星载TOPSAR模式下 方位向模糊度的优化方法。
技术介绍
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种主动对地成像微波雷达， 较普通光学成像雷达而言，其不受天气和气候的影响，可全天候、全天时的完成对地观测任 务，因此在军事侦察、资源探测、海洋观测、生态监测等方面得到了广泛的应用。方位向模糊度是星载SAR中的一个重要指标，其直接反映了方位向副瓣信号对主 瓣信号干扰程度的大小，在系统设计、波位选取时，方位模糊度是主要的考核指标之一。在 成像处理中，我们针对的是主瓣内(归一化双程天线方向图_6dB对应的波束宽度)的回波 信号在频域进行匹配滤波处理，但由于脉冲采样频率有限(称为脉冲重复频率，PRF)以及 方位向天线旁瓣的存在，因此在频域内，当旁瓣信号对应的频率超过脉冲采样频率时，就会 反折到方位向主瓣内，造成对主瓣的干扰，如附图说明图1所示，例如图中标示了 A+1和Α—的反折示 意图，其它区域A+2、A+3、A_2、A_3也会同样反折到主瓣之内。因此在进行系统设计时，需要对 方位向模糊度进行优化设计。因为脉冲重复频率决定了模糊区的位置，因此尤其需要对脉 冲重复频率进行优化设计，使模糊区的内的能量尽可能小。宽观测带一直是星载SAR的一个重要发展方向。传统的实现方法是采用扫描模 式(ScanSAR模式)，但其缺陷在于在ScanSAR工作模式下，处于方位向不同位置的目标， 其方位向模糊度是不同的，这种方位向空变现象将造成SAR图像视觉感变差，不利于后续 应用处理。而近些年来，产生了一种新的工作模式——TOPSAR(Terrain Observation by ProgressiveScans)，在该模式下，天线波束沿飞行方向进行扫描，方位向每一个目标都将 受到完整方位向天线方向图调制，因此其方位向模糊信号大小相同，其工作模式如图2所 示，其中R1为卫星到等效旋转点的最近斜距，Rtl为卫星到目标的最近斜距，θ 3dB为归一化双 程天线方向图_6dB对应的波束宽度，SW a为方位向测绘带宽度，SW j所选位置的坐标，Y j为 某时刻卫星和目标的夹角，β」为某时刻天线波束偏扫角度，Sj为某时刻卫星的位置坐标。 但实际上，现在的SAR天线采用的是相控阵天线，相位的偏扫将使得栅瓣出现，如图3所示， 本图中只以天线偏扫角度为2度，角度变化范围为-20度到20度时的情形为例，说明天线 波束的偏扫将导致栅瓣的产生。实际上，栅瓣大小随扫描角变换而变化，因此在不同的方位 向位置上，其对应的扫描角不同，产生的栅瓣大小不同，因此方位向模糊度也略有差别。而 目前在星载T0PSAR工作模式下，有考虑方位向模糊度和扫描角随方位向位置变化的现象， 同时也没有通过对脉冲重复频率的设置实现方位模糊度的优化。因此，针对星载T0PSAR这 种工作模式，本专利技术提出了一种星载T0PSAR模式下方位模糊度的优化方法，利用本专利技术能 更准确的反映出方位向模糊度随方位向位置变化的现象，同时通过合理设置脉冲重复频率 使栅瓣不进入模糊区，实现方位向模糊度性能的优化。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前星载TOPSAR工作模式下，没有考虑方位向模糊度和扫 描角随方位向位置变化的现象，同时也没有通过对脉冲重复频率的设置实现方位模糊度的 优化这一问题，提出一种星载T0PSAR模式下方位模糊度的优化方法。本专利技术的一种星载TOPSAR模式下方位模糊度的优化方法，包括以下几个步骤步骤一通过星载SAR系统参数表获取参数，包括脉冲重复频率PRF变化范围， 脉冲重复频率变化步长Δ PRF,天线长度Aa，方位向天线TR组件个数TR a，每一个TR组件 的馈源数！^，信号的波长λ，雷达对地观测中心视角α，地球平均半径Re，卫星飞行高度H， 卫星等效飞行速度V，方位向设计分辨率P a，方位向分辨率展宽系数K，方位向测绘带宽度 SW a，方位向选取位置数目Na，频点划分数目Fa，模糊区选择数目Ma ；步骤二 获取方位向波束3dB宽度θ 3db ；方法如公式(1)所示权利要求一种星载TOPSAR模式下方位向模糊度的优化方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一通过星载SAR系统参数表获取参数，包括脉冲重复频率PRF变化范围，脉冲重复频率变化步长ΔPRF，天线长度Aa，方位向天线TR组件个数TR_a，每一个TR组件的馈源数n_a，信号的波长λ，雷达对地观测中心视角α，地球平均半径Re，卫星飞行高度H，卫星等效飞行速度V，方位向设计分辨率ρa，方位向分辨率展宽系数K，方位向测绘带宽度SW_a，方位向选取位置数目Na，频点划分数目Fa，模糊区选择数目Ma；步骤二获取方位向波束3dB宽度θ3db；方法如公式(1)所示 <mrow><msub> <mi>θ</mi> <mrow><mn>3</mn><mi>db</mi> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <mi>λ</mi> <mi>Aa</mi></mfrac><mo>·</mo><mn>0.886</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>步骤三获取卫星到目标的最近斜距R0；方法如公式(2)所示 <mrow><msub> <mi>R</mi> <mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mi>Re</mi><mo>·</mo><mfrac> <mrow><mi>sin</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>a</mi> <mi>sin</mi> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mrow><mi>Re</mi><mo>+</mo><mi>H</mi> </mrow> <mi>Re</mi></mfrac>&l本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种星载ＴＯＰＳＡＲ模式下方位向模糊度的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过星载ＳＡＲ系统参数表获取参数，包括：脉冲重复频率ＰＲＦ变化范围，脉冲重复频率变化步长ΔＰＲＦ，天线长度Ａａ，方位向天线ＴＲ组件个数ＴＲ↓［＿ａ］，每一个ＴＲ组件的馈源数ｎ↓［＿ａ］，信号的波长λ，雷达对地观测中心视角α，地球平均半径Ｒｅ，卫星飞行高度Ｈ，卫星等效飞行速度Ｖ，方位向设计分辨率ρ↓［ａ］，方位向分辨率展宽系数Ｋ，方位向测绘带宽度ＳＷ↓［＿ａ］，方位向选取位置数目Ｎａ，频点划分数目Ｆａ，模糊区选择数目Ｍａ；步骤二：获取方位向波束３ｄＢ宽度θ↓［３ｄｂ］；方法如公式（１）所示：θ↓［３ｄｂ］＝λ／Ａａ.０．８８６（１）步骤三：获取卫星到目标的最近斜距Ｒ↓［０］；方法如公式（２）所示：Ｒ↓［０］＝Ｒｅ.ｓｉｎ（ａｓｉｎ（Ｒｅ＋Ｈ／Ｒｅ.ｓｉｎ（α））－ｓｉｎ（α））／ｓｉｎ（α）（２）步骤四：获取混合因子Ｂ；方法如公式（３）所示：Ｂ＝２ρ↓［ａ］／Ｋ.Ａ↓［ａ］（３）步骤五：获取卫星到等效旋转点的最近斜距Ｒ↓［１］；方法如公式（４）所示：Ｒ↓［１］＝Ｒ↓［０］／Ｂ－１（４）步骤六：获取中心波束扫描最大角度β↓［ｍａｘ］；方法如公式（５ａ～５ｄ）所示：＊＊＊（５ａ）其中：ａ↓［１］＝Ｒ↓［１］.ｔａｎ（－θ↓［３ｄＢ］／２）（５ｂ）ｂ↓［１］＝ＳＷ↓［＿ａ］／２.ｔａｎ（θ↓［３ｄＢ］／２）－Ｒ↓［１］－Ｒ↓［０］（５ｃ）ｃ↓［１］＝Ｒ↓［０］.ｔａｎ（θ↓［３ｄＢ］／２）＋ＳＷ↓［＿ａ］／２（５ｄ）步骤七：获取方位向天线阵元间隔ｄ；方法如公式（６）所示：ｄ＝Ａａ／ＴＲ↓［＿ａ］.ｎ↓［＿ａ］（６）步骤八：获取方位向某一个所选位置的坐标ＳＷ↓［＿ｉ］；方法如公式（７）所示：ＳＷ↓［＿ｉ］＝－ＳＷ↓［＿ａ］／２＋ｉ.ＳＷ↓［＿ａ］／Ｎａ－１ｉ∈（０，Ｎａ－１），ｉ为整数（７）步骤九：根据步骤一到步骤八得到的结果，获取方位向某一个所选位置ＳＷ↓［＿ｉ］处的方位模糊度；根据前视线照射位置ＳＷ↓［＿ｉ］时的中心波束偏扫角度β↓［１］、后视线照射位置ＳＷ↓［＿ｉ］时的中心波束偏扫角度β↓［２］，获得中心波束某时刻的偏扫角度为β↓［ｊ］时，主瓣信号能量Ｐ↓［ｊ＿０］和旁瓣信号能量Ｐ↓［ｊ＿ｎ］，分别对主瓣能量和副瓣能量进行求和，获取该点处的方位模糊度ＡＡＳＲ↓［ｉ］；步骤十：绘制方位模糊度随方位向位置变化的曲线，找到曲线的最大值，即方位向模糊...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，李春升，陈杰，王鹏波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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