專利名稱：一種天基步進(jìn)頻分時測角雷達(dá)空間非合作目標(biāo)成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天基步進(jìn)頻分時測角雷達(dá)空間非合作目標(biāo)成像方法，屬于天基雷達(dá)跟蹤成像領(lǐng)域，用于對空間非合作目標(biāo)進(jìn)行高分辨跟蹤成像，輸出目標(biāo)的二維圖像信息。
背景技術(shù)：
空間非合作目標(biāo)遠(yuǎn)距離探測要求天線具有高的增益，因此天線波束寬度一般較窄；同時，由于空間飛行器相對運(yùn)動速度巨大，因此，在成像時間內(nèi)，空間非合作目標(biāo)將超出波束范圍，無法得到理想的ISAR成像效果。例如，天基雷達(dá)波束寬度I. 3°，如圖I所示，假設(shè)系統(tǒng)所需的ISAR成像分辨率為0.15m，則成像相干積累轉(zhuǎn)角為4. 2°。由于成像相干積累轉(zhuǎn)角大于波束寬度，因此必須在成像的同時實時跟蹤測量目標(biāo)，修正目標(biāo)角度偏量，使目 標(biāo)始終處于波束照射區(qū)內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種天基步進(jìn)頻分時測角雷達(dá)空間非合作目標(biāo)成像方法，采用邊跟蹤邊成像的方法對目標(biāo)進(jìn)行測量和高分辨成像，將雷達(dá)跟蹤信號嵌入到成像信號中，完成步進(jìn)頻脈沖綜合、ISAR成像和單脈沖測角功能。通過合理的發(fā)射波形時序設(shè)計，在完成目標(biāo)成像所需的時間內(nèi)，保證目標(biāo)始終處于雷達(dá)波束寬度之內(nèi)，解決ISAR成像時間內(nèi)目標(biāo)超出波束寬度范圍的問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種天基步進(jìn)頻分時測角雷達(dá)空間非合作目標(biāo)成像方法，步驟如下(I)設(shè)置雷達(dá)參數(shù)，包括波束切換時間T1、處理周期時間間隔和距離分段起始占.(2)當(dāng)雷達(dá)捕獲到目標(biāo)之后，在一個測量周期內(nèi)，雷達(dá)按照步驟(I)中設(shè)置的參數(shù)發(fā)射步進(jìn)頻綜合脈沖信號并接收目標(biāo)回波信號，進(jìn)行步進(jìn)頻綜合脈沖處理，合成寬帶高分辨信號；(3)雷達(dá)發(fā)射單脈沖測角信號，之后雷達(dá)利用和波束接收目標(biāo)的回波信號，下一個脈沖重復(fù)周期，雷達(dá)采用方位差波束對目標(biāo)的回波信號進(jìn)行接收，再下一個脈沖重復(fù)周期，雷達(dá)采用俯仰差波束對目標(biāo)的回波信號進(jìn)行接收，以上三個脈沖重復(fù)周期即完成了一次測角信號的接收；；(4)重復(fù)步驟(3)，重復(fù)次數(shù)與相干積累脈沖個數(shù)Nacc相等，即完成了一組測角信號的接收，之后根據(jù)單脈沖測角原理對目標(biāo)的角度信息進(jìn)行解算，得到目標(biāo)方位角和俯仰角；(5)根據(jù)步驟(4)得到目標(biāo)方位角和俯仰角調(diào)整天線的波束中心指向，之后返回步驟(2)，直到天線被調(diào)整的滿足預(yù)設(shè)的等效積累轉(zhuǎn)角，進(jìn)入步驟(6)；(6)根據(jù)ISAR算法對步驟⑵中合成的寬帶高分辨信號進(jìn)行處理，從而得到目標(biāo)的二維圖像輸出。
所述波束切換時間T1應(yīng)滿足T1 ≤ 2Rmin/c- T ；其中，T為雷達(dá)的脈沖時寬，Rmin為雷達(dá)的最近作用距離，c為光速；所述處理周期時間間隔為步進(jìn)頻脈沖綜合脈沖時間T3和單脈沖測角時間T2之和，且滿足T3+T2 SCPI≤CP1max其中，脈沖重復(fù)間隔的上限CPIniax =入/(2 (OniinLhL為目標(biāo)方位維尺寸，《min為等效旋轉(zhuǎn)角速度且《min = v/r，其中V為雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對速度，r為目標(biāo)與雷達(dá)之間的距離。所述距離分段起始點(diǎn)的具體設(shè)置方法如下第一個距離分段起始點(diǎn)即為雷達(dá)的最近作用距離Rmin，第二個距離分段起始點(diǎn)為第一個距離分段的最大作用距離，第三個距離分段起始點(diǎn)為第二個距離分段的最大作用距離，以此類推，直到計算出的 每段的最大作用距離
權(quán)利要求
1.一種天基步進(jìn)頻分時測角雷達(dá)空間非合作目標(biāo)成像方法，其特征在于步驟如下 (1)設(shè)置雷達(dá)參數(shù)，包括波束切換時間T1、處理周期時間間隔和距離分段起始點(diǎn)； (2)當(dāng)雷達(dá)捕獲到目標(biāo)之后，在一個測量周期內(nèi)，雷達(dá)按照步驟(I)中設(shè)置的參數(shù)發(fā)射步進(jìn)頻綜合脈沖信號并接收目標(biāo)回波信號，進(jìn)行步進(jìn)頻綜合脈沖處理，合成寬帶高分辨信號; (3)雷達(dá)發(fā)射單脈沖測角信號，之后雷達(dá)利用和波束接收目標(biāo)的回波信號，下一個脈沖重復(fù)周期，雷達(dá)采用方位差波束對目標(biāo)的回波信號進(jìn)行接收，再下一個脈沖重復(fù)周期，雷達(dá)采用俯仰差波束對目標(biāo)的回波信號進(jìn)行接收，以上三個脈沖重復(fù)周期即完成了一次測角信號的接收； (4)重復(fù)步驟(3)，重復(fù)次數(shù)與相干積累脈沖個數(shù)Na。。相等，即完成了一組測角信號的接收，之后根據(jù)單脈沖測角原理對目標(biāo)的角度信息進(jìn)行解算，得到目標(biāo)方位角和俯仰角； (5)根據(jù)步驟(4)得到目標(biāo)方位角和俯仰角調(diào)整天線的波束中心指向，之后返回步驟(2)，直到天線被調(diào)整的滿足預(yù)設(shè)的等效積累轉(zhuǎn)角，進(jìn)入步驟(6)； (6)根據(jù)ISAR算法對步驟(2)中合成的寬帶高分辨信號進(jìn)行處理，從而得到目標(biāo)的二維圖像輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種天基步進(jìn)頻分時測角雷達(dá)空間非合作目標(biāo)成像方法，其特征在于所述波束切換時間T1應(yīng)滿足 Ti ≤2Rmin/C- T ； 其中，T為雷達(dá)的脈沖時寬，Rmin為雷達(dá)的最近作用距離，C為光速。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種天基步進(jìn)頻分時測角雷達(dá)空間非合作目標(biāo)成像方法，其特征在于所述處理周期時間間隔為步進(jìn)頻脈沖綜合脈沖時間T3和單脈沖測角時間T2之和，且滿足T3+T2 ≤ CPImax 其中，脈沖重復(fù)間隔的上限CPIniax = X/(2 (OniinL), L為目標(biāo)方位維尺寸，GJniin為等效旋轉(zhuǎn)角速度且《min = v/r，其中V為雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對速度，r為目標(biāo)與雷達(dá)之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種天基步進(jìn)頻分時測角雷達(dá)空間非合作目標(biāo)成像方法，其特征在于所述距離分段起始點(diǎn)的具體設(shè)置方法如下 第一個距離分段起始點(diǎn)即為雷達(dá)的最近作用距離Rmin,第二個距離分段起始點(diǎn)為第一個距離分段的最大作用距離，第三個距離分段起始點(diǎn)為第二個距離分段的最大作用距離，以此類推，直到計算出的 RmaxOi)≥rmax 為止； 每段的最大作用距離
全文摘要
一種天基步進(jìn)頻分時測角雷達(dá)空間非合作目標(biāo)成像方法，針對天基步進(jìn)頻分時和差測角體制雷達(dá)對空間高速非合作目標(biāo)高分辨成像問題，通過合理的雷達(dá)參數(shù)設(shè)計和信號流程設(shè)計，將目標(biāo)跟蹤算法嵌入到成像算法中，利用一套發(fā)射信號時序即可實現(xiàn)分時和/差窄波束雷達(dá)二維跟蹤成像功能，解決空間目標(biāo)在成像過程中超出雷達(dá)波束范圍條件下的成像問題。
文檔編號G01S7/32GK102680975SQ20121016889
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者宋大偉, 尚社 申請人:西安空間無線電技術(shù)研究所