【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信号处理领域，具体涉及基于方位维频率扫描sar的方位高分辨率系统参数设计方法。
技术介绍
1、合成孔径雷达(synthetic aperture radar,sar)可以全天时、全天候工作，且具有高分辨、穿透云雾等优点，在各种恶劣天气及地区都能够完成成像任务。sar技术既能够提供场景目标的高分辨成像结果，又能够实现广角宽幅成像，广泛应用于军事侦察、地理勘探、海洋及农业检测等各个方面。
2、通常基于相控阵的脉间方位维波束扫描工作模式如条带sar、聚束sar、滑动聚束sar以及tops(terrain observation by progressive scans，渐进扫描)sar只是将合成孔径时间进行重新分配以实现方位向分辨率和方位向测绘带宽度的折中，无法同时得到高的方位向分辨率以及广角波束覆盖。
3、方位维脉内频率扫描sar系统通过引入方位维频率扫描阵列，并设计系统参数使波束扫描在一个脉冲时间内完成，等效的天线波束主瓣宽度成倍增加，可保证在足够长的时间内始终有波束驻留于目标，同时波束中心频率随方位时间变化。因此方位维频率扫描sar可以将聚束sar和条带sar有机地融为一体，具有实现长时间广角观测的能力。将脉内波束频率扫描阵列天线应用到sar系统方位向的方位维脉内频率扫描sar系统的几何构型如图1所示，在一个脉冲持续时间内，随着系统瞬时频率的变化，阵列合成信号将被辐射到不同的方位角，实现瞬时合成波束在方位维的扫描，由此波束覆盖范围成倍增加。
4、方位维频率扫描sar实现方位维波束
5、方位维频率扫描sar与基于相控阵实现方位波束扫描的工作体制相比，由于频率扫描阵列天线结构更简单，系统的硬件复杂度显著降低，为实际生产应用带来了诸多便利。但是目前对于方位维频率扫描sar，鲜有分析其系统参数设计的研究。
技术实现思路
1、本专利技术为了实现方位维频率扫描sar系统参数自动化设计，并保证方位高分辨率，提出了基于方位维频率扫描sar的方位高分辨率系统参数设计方法，旨在挖掘方位维频率扫描sar系统在实现方位高分辨率方面的巨大优势。
2、基于方位维频率扫描sar的方位高分辨率系统参数设计方法，具体包括以下步骤：
3、步骤一，基于方位维频率扫描sar系统，读入其相关参数，并进一步建立波束扫描几何模型；
4、方位维频率扫描sar系统的相关参数包括：sar平台高度h，平台速度v，中心地距rg0，方位向天线长度da，线性调频信号脉冲持续时间tp，起始扫描角度θs，终止扫描角度θe，波束扫描范围θscan，波束覆盖范围θswath，波束扫描方向，期望方位分辨率ρae，期望距离分辨率ρre，期望的方位维成像场景宽度wae，期望的测绘带宽度wre，允许的最大方位模糊度aasrmax以及光速c。
5、基于系统相关参数建立波束扫描几何模型的过程具体为：
6、首先，基于sar平台飞行平面构建坐标系：x轴方向为sar平台运动方向，xoy平面构成成像场景平面，z轴为与xoy平面垂直且与sar平台飞行轨迹相交的直线，使该坐标系构成右手直角坐标系；
7、然后，合成波束沿x轴在每个脉冲重复时间内以θp(t)的规律进行波束扫描，其中t为距离维快时间，在一个脉冲持续时间的起始时刻(即-tp/2时刻，其中tp为脉冲持续时间)，波束指向θs，对应的方位坐标为xs；经过一半的3db波束宽度扫描角度后，波束指向为θ1，对应的方位坐标为x1；在一个脉冲持续时间的终止时刻(即tp/2时刻)，波束指向θe，对应的方位坐标为xe；在此前一半3db波束宽度扫描角度，波束指向θ2，对应的方位坐标为x2。
8、考虑到天线瞬时3db波束宽度θ3db的影响，θs至θe之间被定义为方位维频率扫描sar波束扫描范围θscan＝|θs-θe|，θ1至θ2之间定义为波束覆盖范围θswath＝|θ1-θ2|；θscan与θswath的区别在于天线的瞬时3db波束宽度，并且有θscan＝θswath+θ3db的数值关系；
9、步骤二，基于方位维频率扫描sar系统的参数和几何模型，得到阵列天线参数和线性调频信号参数。
10、阵列天线参数和线性调频信号参数的计算过程分别为：
11、(1)载波频率fc；
12、θ3db＝θscan-θswath(1a)
13、λ＝daθ3db(1b)
14、
15、其中，λ为载波信号波长；
16、(2)阵列天线子阵间距dsa；
17、
18、
19、其中，m为方位维频率扫描sar系统波束宽度扩展倍数，θp(0)为脉冲重复时间中心时刻的波束指向，用已知的起始时刻和终止时刻波束指向角的均值表示，fc为发射信号的载波频率，点目标p0的最短斜距为rb，方位坐标为x0，round()表示取整数操作，sin()表示正弦函数；
20、(3)子阵间时间延迟τ；
21、
22、其中，dsa为阵列天线的子阵间距；
23、(4)阵列天线子阵个数n；
24、
25、(5)发射信号带宽br；
26、
27、(6)发射信号调频率k；
28、
29、步骤三，根据系统参数和成像场景宽度设计雷达开机工作时间及脉冲重复频率；
30、具体过程如下：
31、步骤301，基于几何模型，建立方位维频率扫描sar工作模型；
32、机载条带sar工作模式下引入方位维脉内频率扫描效应，在每个方位时刻，一个脉冲持续时间内，阵列的合成信号以相同的波束扫描规律θp(t)从θs向θe进行扫描，雷达开机工作时间的起始和终止两个时刻(即-tf/2和tf/2时刻，其中tf为雷达开机工作时间)波束中心对应的方位位置分别为和因此方位维成像场景宽度waafs为内的方位位置范围。
33、步骤302，计算方位维频率扫描sar的合成孔径时间taafs和方位维成像场景宽度waafs；合成孔径时间taafs的计算公式为：
34、
35、方位维成像场景宽度waafs的计算过程为：
36、xa＝rbθswath (8a)
37、lasm＝rbθ3db (8b)
38、waafs＝tfv+xa-lasm (8本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于方位维频率扫描SAR的方位高分辨率系统参数设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于方位维频率扫描SAR的方位高分辨率系统参数设计方法，其特征在于，所述阵列天线参数和线性调频信号参数的计算过程分别为：
3.根据权利要求1所述的基于方位维频率扫描SAR的方位高分辨率系统参数设计方法，其特征在于，无宽幅成像需要的判断依据为：
4.根据权利要求1所述的基于方位维频率扫描SAR的方位高分辨率系统参数设计方法，其特征在于，以频域二维积分的形式计算方位维频率扫描SAR系统方位模糊度：
【技术特征摘要】
1.基于方位维频率扫描sar的方位高分辨率系统参数设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于方位维频率扫描sar的方位高分辨率系统参数设计方法，其特征在于，所述阵列天线参数和线性调频信号参数的计算过程分别为：
3.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏波，包蕊，门志荣，陈杰，李春升，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。