專利名稱：一種雙基地前視合成孔徑雷達(dá)測(cè)繪帶范圍計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及雙基地前視合成孔徑雷達(dá) (SAR, Synthetic Aperture Radar)的測(cè)繪帶范圍計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
與光學(xué)傳感器相比，合成孔徑雷達(dá)具有穿透性強(qiáng)，能全天時(shí)、全天候工作的獨(dú)特優(yōu) 點(diǎn)，目前已得到廣泛的應(yīng)用。雙基地SAR是一種新的雷達(dá)體制，系統(tǒng)發(fā)射站和接收站分置于 不同平臺(tái)上，收發(fā)分置的特點(diǎn)使其具備了許多突出的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，如獲取目標(biāo)信息豐富、作 用距離遠(yuǎn)、安全性好、抗干擾能力強(qiáng)等。雙基地前視SAR是指收發(fā)波束共同指向運(yùn)動(dòng)接收站前方地面的雙基地SAR系統(tǒng)。 由于收發(fā)分置，發(fā)射站可為接收站提供方位向合成孔徑，形成方位向高分辨，通過發(fā)射大帶 寬信號(hào)形成距離向高分辨，因此雙基地前視SAR可以實(shí)現(xiàn)接收站前視高分辨成像。雙基地 前視SAR可以克服傳統(tǒng)SAR技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)飛行器正前方高分辨雷達(dá)成像的缺陷，使編隊(duì) 飛行的飛機(jī)具備前視成像的能力，從而可以應(yīng)用于飛行器前視對(duì)地觀測(cè)、自主導(dǎo)航、自主著 陸、物資空投等領(lǐng)域。測(cè)繪帶范圍是雷達(dá)成像和對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域一個(gè)重要的概念和系統(tǒng)指標(biāo)，也被稱為輻 照寬度和掃描寬度，它決定系統(tǒng)在地面的可成像區(qū)域范圍。目前針對(duì)單基地SAR和雙基地 側(cè)視SAR，測(cè)繪帶范圍通常采用系統(tǒng)模糊理論來確定，可見文獻(xiàn)“保錚，邢夢(mèng)道，王彤，《雷達(dá) 成像技術(shù)》，電子工業(yè)出版社,2006年”、“John C. Curlander, Robert N. Mcdonough,《合成孔 徑雷達(dá)-系統(tǒng)與信號(hào)處理》，電子工業(yè)出版社，2006年”，即測(cè)繪帶內(nèi)的信號(hào)在距離和方位兩 個(gè)方向上都不存在模糊，從而由系統(tǒng)脈沖重復(fù)頻率限制可以得到系統(tǒng)測(cè)繪帶范圍。但是在 雙基地前視SAR中，接收波束指向接收站運(yùn)動(dòng)的正前方，該區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)并不都具有成像 能力。所以不能只由模糊理論來確定雙基地前視SAR的測(cè)繪帶范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的方法在確定雙基地前視SAR的測(cè)繪帶范圍時(shí)存 在的問題，提出了一種雙基地前視合成孔徑雷達(dá)測(cè)繪帶范圍計(jì)算方法。為了方便描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先對(duì)以下術(shù)語進(jìn)行解釋術(shù)語1 合成孔徑雷達(dá)(SAR)合成孔徑雷達(dá)通常安裝在空間中運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，在距離向通過發(fā)射大時(shí)寬帶寬積信 號(hào)獲取高的分辨率，在方位向通過雷達(dá)向前運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)等效的長(zhǎng)陣列天線，達(dá)到波束銳 化的目的，從而提高方位向的角度分辨率。術(shù)語2 雙基地 SAR(Bistatic SAR)雙基地SAR是指系統(tǒng)發(fā)射站和接收站分置于不同平臺(tái)上的SAR系統(tǒng)，其中至少有 一個(gè)平臺(tái)為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，在概念上屬于雙基地雷達(dá)。術(shù)語3 雙基地前視 SAR(Forward-looking bistatic SAR)
雙基地前視SAR是指收發(fā)波束共同指向運(yùn)動(dòng)接收站前方地面的雙基地SAR系統(tǒng)。 由于收發(fā)分置，雙基地SAR可以克服傳統(tǒng)SAR技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)飛行器正前方高分辨雷達(dá)成像 的缺陷，使編隊(duì)飛行的飛機(jī)具備前視成像的能力，從而可以應(yīng)用于飛行器前視對(duì)地觀測(cè)、自 主導(dǎo)航、自主著陸、物資空投等領(lǐng)域。術(shù)語4 雙基地SAR梯度分辨率理論梯度分辨率理論用來研究分析合成孔徑雷達(dá)的分辨能力，系統(tǒng)時(shí)延的梯度決定距 離分辨率，多普勒頻率的梯度決定方位分辨率。術(shù)語5:SAR模糊理論在SAR成像技術(shù)中，較低的脈沖重復(fù)頻率(PRF，Pulse RepetitionFrequency)會(huì) 導(dǎo)致方位向頻譜的混疊，產(chǎn)生方位模糊，使方位向的模糊電平提高。較高的PRF將減小脈沖 間的持續(xù)時(shí)間，在時(shí)間上使接收脈沖間產(chǎn)生交疊，產(chǎn)生距離模糊。所以，PRF需要同時(shí)考慮 方位和距離模糊的限制。術(shù)語6:測(cè)繪帶測(cè)繪帶是覆蓋在地面上與平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向平行的一條帶狀區(qū)域，決定系統(tǒng)在地面的 可成像區(qū)域范圍。傳統(tǒng)單基地SAR中，測(cè)繪帶與距離向垂直，測(cè)繪帶范圍由天線波束距離向 在地面上的散布寬度決定。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免距離模糊，測(cè)繪帶受PRF的大小限制。本發(fā)明的一種雙基地前視合成孔徑雷達(dá)測(cè)繪帶范圍計(jì)算方法，具體包括如下步 驟Si.初始化系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)坐標(biāo)系以成像中心目標(biāo)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，平臺(tái)沿y軸運(yùn) 動(dòng)，X軸為切航跡方向，Z軸為垂直地面方向，初始化系統(tǒng)參數(shù)包括發(fā)射站零時(shí)刻位置，記 為(Xot，y0T, ζοτ)；接收站零時(shí)刻位置，記為(0，y0E, z0E)；系統(tǒng)載頻，記為& ；波長(zhǎng)，記為入； 發(fā)射信號(hào)帶寬，記為^ ；平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度，記為V;快時(shí)間變量，記為τ ；慢時(shí)間變量，記為s; 發(fā)射站天線斜視角，記為θ sT ；接收站天線下視角，記為θ dR;發(fā)射站天線俯仰角為φΤ;發(fā) 射站中心斜距，記為rOT ；接收站中心斜距，記為Ak ；脈沖重復(fù)頻率，記為PRF ；脈寬，記為 ；； 距離分辨率，記為P ^方位分辨率，記為Pa;合成孔徑時(shí)間，記為Ts;則發(fā)射站距離歷史為 Rt(^) = ψοτ + V2S2 -2r0TVssin0sT ；接收站距離歷史為= ψ02κ +V2S2 -2rORVscos0亞； 雙基地前視SAR系統(tǒng)距離歷史為Rbi (s) = Rt(s)+Re(S)；S2.采用梯度理論計(jì)算成像區(qū)域χ軸上各點(diǎn)的分辨率方向，用分辨率與χ軸的夾角 的正切值來衡量分辨率方向，得到X軸上任意目標(biāo)點(diǎn)P (X，0)的分辨率方向，結(jié)果如下距離分辨率方向?yàn)?br> 權(quán)利要求
1. 一種雙基地前視合成孔徑雷達(dá)測(cè)繪帶范圍計(jì)算方法，具體包括如下步驟S1.初始化系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)坐標(biāo)系以成像中心目標(biāo)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，平臺(tái)沿y軸運(yùn)動(dòng)， χ軸為切航跡方向，ζ軸為垂直地面方向，初始化系統(tǒng)參數(shù)包括發(fā)射站零時(shí)刻位置，記為 (xQT，yOT，ζοτ)；接收站零時(shí)刻位置，記為(0，y0E, z0E)；系統(tǒng)載頻，記為& ；波長(zhǎng)，記為λ ；發(fā) 射信號(hào)帶寬，記為民；平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度，記為V;快時(shí)間變量，記為τ ；慢時(shí)間變量，記為s;發(fā) 射站天線斜視角，記為θ sT ；接收站天線下視角，記為θ dR;發(fā)射站天線俯仰角為φΤ;發(fā)射 站中心斜距，記為rOT ；接收站中心斜距，記為Ak ；脈沖重復(fù)頻率，記為PRF ；脈寬，記為 ；； 距離分辨率，記為P ^方位分辨率，記為Pa;合成孔徑時(shí)間，記為Ts;則發(fā)射站距離歷史為 Rt(^) = ψοτ + V2S2 -2r0TVssin0sT ；接收站距離歷史為= ψ02κ +V2S2 -2rORVscos0亞； 雙基地前視SAR系統(tǒng)距離歷史為Rbi (s) =Rt (s)+Rk (s)；S2.采用梯度理論計(jì)算成像區(qū)域χ軸上各點(diǎn)的分辨率方向，用分辨率與χ軸的夾角的正 切值來衡量分辨率方向，得到χ軸上任意目標(biāo)點(diǎn)P (x，0)的分辨率方向，結(jié)果如下距離備率方向?yàn)閺?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙基地前視合成孔徑雷達(dá)測(cè)繪帶范圍計(jì)算方法。本發(fā)明根據(jù)雙基地前視SAR分辨率理論，確定雙基地前視SAR前視區(qū)域內(nèi)可成像與不可成像的界限，同時(shí)采用模糊理論，結(jié)合雙基地前視SAR波束照射的特殊性，計(jì)算系統(tǒng)不模糊條件下的成像測(cè)繪帶范圍，比較分辨率理論和模糊理論得到的測(cè)繪帶范圍計(jì)算結(jié)果，取二者的交集，即可得到雙基地前視SAR的測(cè)繪帶范圍。本發(fā)明的方法不但考慮了SAR成像中對(duì)測(cè)繪帶寬度的模糊限制，還考慮了雙基地前視SAR接收波束前視的特殊性。本發(fā)明的方法可以應(yīng)用于高分辨率對(duì)地觀測(cè)、自主導(dǎo)航等領(lǐng)域，用于雙基地前視SAR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和幾何結(jié)構(gòu)的配置。
文檔編號(hào)G01S13/90GK102135612SQ20101061117
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者孔令講, 張曉玲, 李文超, 楊建宇, 楊曉波, 楊海光, 武俊杰, 黃鈺林 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)