一种双基地前视合成孔径雷达测绘带范围计算方法技术

本发明专利技术公开了一种双基地前视合成孔径雷达测绘带范围计算方法。本发明专利技术根据双基地前视SAR分辨率理论，确定双基地前视SAR前视区域内可成像与不可成像的界限，同时采用模糊理论，结合双基地前视SAR波束照射的特殊性，计算系统不模糊条件下的成像测绘带范围，比较分辨率理论和模糊理论得到的测绘带范围计算结果，取二者的交集，即可得到双基地前视SAR的测绘带范围。本发明专利技术的方法不但考虑了SAR成像中对测绘带宽度的模糊限制，还考虑了双基地前视SAR接收波束前视的特殊性。本发明专利技术的方法可以应用于高分辨率对地观测、自主导航等领域，用于双基地前视SAR系统的设计和几何结构的配置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达信号处理处理
，尤其涉及双基地前视合成孔径雷达 (SAR, Synthetic Aperture Radar)的测绘带范围计算方法。
技术介绍
与光学传感器相比，合成孔径雷达具有穿透性强，能全天时、全天候工作的独特优 点，目前已得到广泛的应用。双基地SAR是一种新的雷达体制，系统发射站和接收站分置于 不同平台上，收发分置的特点使其具备了许多突出的优点和特点，如获取目标信息丰富、作 用距离远、安全性好、抗干扰能力强等。双基地前视SAR是指收发波束共同指向运动接收站前方地面的双基地SAR系统。 由于收发分置，发射站可为接收站提供方位向合成孔径，形成方位向高分辨，通过发射大带 宽信号形成距离向高分辨，因此双基地前视SAR可以实现接收站前视高分辨成像。双基地 前视SAR可以克服传统SAR技术不能实现飞行器正前方高分辨雷达成像的缺陷，使编队 飞行的飞机具备前视成像的能力，从而可以应用于飞行器前视对地观测、自主导航、自主着 陆、物资空投等领域。测绘带范围是雷达成像和对地观测领域一个重要的概念和系统指标，也被称为辐 照宽度和扫描宽度，它决定系统在地面的可成像区域范围。目前针对单基地SAR和双基地 侧视SAR，测绘带范围通常采用系统模糊理论来确定，可见文献“保铮，邢梦道，王彤，《雷达 成像技术》，电子工业出版社,2006年”、“John C. Curlander, Robert N. Mcdonough,《合成孔 径雷达-系统与信号处理》，电子工业出版社，2006年”，即测绘带内的信号在距离和方位两 个方向上都不存在模糊，从而由系统脉冲重复频率限制可以得到系统测绘带范围。但是在 双基地前视SAR中，接收波束指向接收站运动的正前方，该区域内的目标并不都具有成像 能力。所以不能只由模糊理论来确定双基地前视SAR的测绘带范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的方法在确定双基地前视SAR的测绘带范围时存 在的问题，提出了。为了方便描述本专利技术的内容，首先对以下术语进行解释术语1 合成孔径雷达(SAR)合成孔径雷达通常安装在空间中运动平台上，在距离向通过发射大时宽带宽积信 号获取高的分辨率，在方位向通过雷达向前运动，产生一个等效的长阵列天线，达到波束锐 化的目的，从而提高方位向的角度分辨率。术语2 双基地 SAR(Bistatic SAR)双基地SAR是指系统发射站和接收站分置于不同平台上的SAR系统，其中至少有 一个平台为运动平台，在概念上属于双基地雷达。术语3 双基地前视 SAR(Forward-looking bistatic SAR)双基地前视SAR是指收发波束共同指向运动接收站前方地面的双基地SAR系统。 由于收发分置，双基地SAR可以克服传统SAR技术不能实现飞行器正前方高分辨雷达成像 的缺陷，使编队飞行的飞机具备前视成像的能力，从而可以应用于飞行器前视对地观测、自 主导航、自主着陆、物资空投等领域。术语4 双基地SAR梯度分辨率理论梯度分辨率理论用来研究分析合成孔径雷达的分辨能力，系统时延的梯度决定距 离分辨率，多普勒频率的梯度决定方位分辨率。术语5:SAR模糊理论在SAR成像技术中，较低的脉冲重复频率(PRF，Pulse RepetitionFrequency)会 导致方位向频谱的混叠，产生方位模糊，使方位向的模糊电平提高。较高的PRF将减小脉冲 间的持续时间，在时间上使接收脉冲间产生交叠，产生距离模糊。所以，PRF需要同时考虑 方位和距离模糊的限制。术语6:测绘带测绘带是覆盖在地面上与平台运动方向平行的一条带状区域，决定系统在地面的 可成像区域范围。传统单基地SAR中，测绘带与距离向垂直，测绘带范围由天线波束距离向 在地面上的散布宽度决定。在系统设计时，为了避免距离模糊，测绘带受PRF的大小限制。本专利技术的，具体包括如下步 骤Si.初始化系统参数，系统坐标系以成像中心目标点为坐标原点，平台沿y轴运 动，X轴为切航迹方向，Z轴为垂直地面方向，初始化系统参数包括发射站零时刻位置，记 为(Xot，y0T, ζοτ)；接收站零时刻位置，记为(0，y0E, z0E)；系统载频，记为& ；波长，记为入； 发射信号带宽，记为^ ；平台运动速度，记为V;快时间变量，记为τ ；慢时间变量，记为s; 发射站天线斜视角，记为θ sT ；接收站天线下视角，记为θ dR;发射站天线俯仰角为φΤ;发 射站中心斜距，记为rOT ；接收站中心斜距，记为Ak ；脉冲重复频率，记为PRF ；脉宽，记为 ；； 距离分辨率，记为P ^方位分辨率，记为Pa;合成孔径时间，记为Ts;则发射站距离历史为 Rt(^) = ψοτ + V2S2 -2r0TVssin0sT ；接收站距离历史为= ψ02κ +V2S2 -2rORVscos0亚； 双基地前视SAR系统距离历史为Rbi (s) = Rt(s)+Re(S)；S2.采用梯度理论计算成像区域χ轴上各点的分辨率方向，用分辨率与χ轴的夹角 的正切值来衡量分辨率方向，得到X轴上任意目标点P (X，0)的分辨率方向，结果如下距离分辨率方向为权利要求1. ，具体包括如下步骤S1.初始化系统参数，系统坐标系以成像中心目标点为坐标原点，平台沿y轴运动， χ轴为切航迹方向，ζ轴为垂直地面方向，初始化系统参数包括发射站零时刻位置，记为 (xQT，yOT，ζοτ)；接收站零时刻位置，记为(0，y0E, z0E)；系统载频，记为& ；波长，记为λ ；发 射信号带宽，记为民；平台运动速度，记为V;快时间变量，记为τ ；慢时间变量，记为s;发 射站天线斜视角，记为θ sT ；接收站天线下视角，记为θ dR;发射站天线俯仰角为φΤ;发射 站中心斜距，记为rOT ；接收站中心斜距，记为Ak ；脉冲重复频率，记为PRF ；脉宽，记为 ；； 距离分辨率，记为P ^方位分辨率，记为Pa;合成孔径时间，记为Ts;则发射站距离历史为 Rt(^) = ψοτ + V2S2 -2r0TVssin0sT ；接收站距离历史为= ψ02κ +V2S2 -2rORVscos0亚； 双基地前视SAR系统距离历史为Rbi (s) =Rt (s)+Rk (s)；S2.采用梯度理论计算成像区域χ轴上各点的分辨率方向，用分辨率与χ轴的夹角的正 切值来衡量分辨率方向，得到χ轴上任意目标点P (x，0)的分辨率方向，结果如下距离備率方向为彻全文摘要本专利技术公开了。本专利技术根据双基地前视SAR分辨率理论，确定双基地前视SAR前视区域内可成像与不可成像的界限，同时采用模糊理论，结合双基地前视SAR波束照射的特殊性，计算系统不模糊条件下的成像测绘带范围，比较分辨率理论和模糊理论得到的测绘带范围计算结果，取二者的交集，即可得到双基地前视SAR的测绘带范围。本专利技术的方法不但考虑了SAR成像中对测绘带宽度的模糊限制，还考虑了双基地前视SAR接收波束前视的特殊性。本专利技术的方法可以应用于高分辨率对地观测、自主导航等领域，用于双基地前视SAR系统的设计和几何结构的配置。文档编号G01S13/90GK102135612SQ20101061117公开日2011年7月27日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日专利技术者本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种双基地前视合成孔径雷达测绘带范围计算方法，具体包括如下步骤：Ｓ１．初始化系统参数，系统坐标系以成像中心目标点为坐标原点，平台沿ｙ轴运动，ｘ轴为切航迹方向，ｚ轴为垂直地面方向，初始化系统参数包括：发射站零时刻位置，记为（ｘ０Ｔ，ｙ０Ｔ，ｚ０Ｔ）；接收站零时刻位置，记为（０，ｙ０Ｒ，ｚ０Ｒ）；系统载频，记为ｆ０；波长，记为λ；发射信号带宽，记为Ｂｒ；平台运动速度，记为Ｖ；快时间变量，记为τ；慢时间变量，记为ｓ；发射站天线斜视角，记为θｓＴ；接收站天线下视角，记为θｄＲ；发射站天线俯仰角为φＴ；发射站中心斜距，记为ｒ０Ｔ；接收站中心斜距，记为ｒ０Ｒ；脉冲重复频率，记为ＰＲＦ；脉宽，记为Ｔｒ；距离分辨率，记为ρｒ；方位分辨率，记为ρａ；合成孔径时间，记为Ｔｓ；则发射站距离历史为接收站距离历史为双基地前视ＳＡＲ系统距离历史为Ｒｂｉ（ｓ）＝ＲＴ（ｓ）＋ＲＲ（ｓ）；Ｓ２．采用梯度理论计算成像区域ｘ轴上各点的分辨率方向，用分辨率与ｘ轴的夹角的正切值来衡量分辨率方向，得到ｘ轴上任意目标点Ｐ（ｘ，０）的分辨率方向，结果如下：距离分辨率方向为（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｄｉｒ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｒ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｓＴ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｃｏｓ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｄＲ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｒ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｉ）Ｒ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｃｏｓ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｓＴ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｐｈｉ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）方位分辨率方向为：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｄｉｒ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ａ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｒ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｄＲ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｒ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｉ）Ｒ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）ｃｏｓ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｔｈｅｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｓＴ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｒ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武俊杰，黄钰林，杨建宇，杨海光，李文超，张晓玲，孔令讲，杨晓波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90