本發(fā)明涉及星載合成空降雷達(dá)成像，特別涉及一種基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、星載合成孔徑雷達(dá)(synthetic?aperture?radar，sar)利用空間飛行器(衛(wèi)星/航天飛機(jī))飛行軌道，通過(guò)發(fā)射電磁波并接收目標(biāo)場(chǎng)景回波信號(hào)，通過(guò)雷達(dá)脈沖壓縮處理和合成孔徑處理來(lái)獲得反映地物電磁散射特性的高分辨率微波圖像。相比于光學(xué)衛(wèi)星成像，星載sar具有全天時(shí)、全天候、一定植被/地表穿透性等優(yōu)勢(shì)，因此常被應(yīng)用于國(guó)防安全、船舶檢測(cè)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、農(nóng)林牧產(chǎn)量預(yù)估等多個(gè)領(lǐng)域。幾何分辨率是星載sar最核心技術(shù)指標(biāo)之一，高分辨率有助于后續(xù)的雷達(dá)圖像解譯和遙感應(yīng)用。滑動(dòng)聚束模式是星載sar實(shí)現(xiàn)高分辨率成像的最重要成像模式，該模式利用方位波束掃描增加了雷達(dá)波束在目標(biāo)的駐留時(shí)間從而提高星載sar方位向幾何分辨率，目前所有在軌國(guó)內(nèi)外sar衛(wèi)星都具備滑動(dòng)聚束這種高分辨率成像模式。

2、針對(duì)不同的星載sar成像技術(shù)指標(biāo)需要，如幾何分辨率、方位成像場(chǎng)景寬度、觀測(cè)角度、成對(duì)回波幅度等，sar衛(wèi)星往往需要采用不同的方位波束掃描策略?；瑒?dòng)聚束模式的方位波束掃描策略合理設(shè)計(jì)是星載sar實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量高分辨率成像的核心關(guān)鍵之一。傳統(tǒng)星載sar滑動(dòng)聚束模式根據(jù)方位幾何分辨率需求采用固定掃描角速度，固定的方位波束掃描角速度使得整個(gè)成像測(cè)繪帶的方位分辨率基本相同。隨著方位向測(cè)繪長(zhǎng)度增加，方位向成像場(chǎng)景往往會(huì)包含對(duì)幾何分辨率不同觀測(cè)需求的觀測(cè)對(duì)象，如海陸交界場(chǎng)景、城鄉(xiāng)結(jié)合場(chǎng)景、特定軍事場(chǎng)景等，方位波束勻速掃描無(wú)法實(shí)現(xiàn)同一成像場(chǎng)景不同的方位幾何分辨率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有多種幾何分辨需求的復(fù)雜成像場(chǎng)景的質(zhì)量問(wèn)題，以滿足海陸交界、城鄉(xiāng)交界等幾何分辨率總體上呈現(xiàn)單調(diào)漸復(fù)雜變成像場(chǎng)景的應(yīng)用需求。

2、按照本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方案，一方面，提供一種基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，包含：

3、根據(jù)成像場(chǎng)景和方位幾何分辨率設(shè)置方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度，基于方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度并根據(jù)滑動(dòng)聚束模式成像測(cè)繪帶長(zhǎng)度和方位分辨率變化設(shè)置方位波束掃描角加速度；

4、依據(jù)方位波束掃描角加速度調(diào)整星載sar滑動(dòng)聚束模式波束掃描速度，以實(shí)現(xiàn)成像場(chǎng)景多方位分辨率的成像。

5、作為本發(fā)明基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，進(jìn)一步地，設(shè)置方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度，包含：

6、依據(jù)漸變成像場(chǎng)景起始方位分辨率、終止方位分辨率、方位向聚焦成像的波束寬度、波長(zhǎng)及方位脈壓展寬系數(shù)設(shè)置起始方位分辨率和終止方位分辨率對(duì)應(yīng)的方位分辨改善因子；

7、基于方位分辨改善因子并利用方位掃描角速度與方位分辨率之間的關(guān)系獲取方位起始波束掃描角速度和終止掃描角速度。

8、作為本發(fā)明基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，進(jìn)一步地，設(shè)置方位波束掃描角加速度，包含：

9、根據(jù)方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度及成像場(chǎng)景中心到衛(wèi)星航跡的最短斜距獲取對(duì)應(yīng)滑動(dòng)波束模式下方位波束移動(dòng)速度；

10、依據(jù)方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度及成像測(cè)繪帶長(zhǎng)度，得到雷達(dá)波束足跡中心穿過(guò)整個(gè)測(cè)繪帶方位向的時(shí)間；

11、基于雷達(dá)波束足跡中心穿過(guò)整個(gè)測(cè)繪帶方位向的時(shí)間及方位波束起始掃描角速度和方位波束終止掃描角速度，得到方位波束掃描角加速度。

12、作為本發(fā)明基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，進(jìn)一步地，依據(jù)方位波束掃描角加速度調(diào)整星載sar滑動(dòng)聚束模式波束掃描速度，包含：

13、設(shè)置方位波束初始掃描角速度和終止掃描角速度，并根據(jù)衛(wèi)星和成像場(chǎng)景相對(duì)幾何關(guān)系設(shè)置雷達(dá)方位波束掃描持續(xù)時(shí)間和掃描起始時(shí)刻；

14、依據(jù)方位波束初始掃描角速度和終止掃描角速度及掃描持續(xù)時(shí)間和掃描起始時(shí)刻構(gòu)建波束掃描角速度變化表達(dá)式；

15、依據(jù)波束掃描角速度變化表達(dá)式獲取不同方位時(shí)刻方位波束指向，并對(duì)方位波束指向進(jìn)行離散化；

16、根據(jù)離散化后的方位波束指向設(shè)置不同方位波束指向的雷達(dá)駐留脈沖數(shù)。

17、作為本發(fā)明基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，進(jìn)一步地，設(shè)置方位波束初始掃描角速度和終止掃描角速度，包含：

18、依據(jù)方位向聚焦成像的波束寬度、不進(jìn)行方位波束掃描時(shí)星載sar波束足跡沿地面移動(dòng)速度、成像場(chǎng)景中心到衛(wèi)星航跡的最短斜距及方位分辨改善因子設(shè)置合成孔徑時(shí)間；

19、根據(jù)合成孔徑時(shí)間和方位波束掃描角角速度獲取方位波束初始掃描角速度和終止掃描角速度。

20、作為本發(fā)明基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，進(jìn)一步地，設(shè)置雷達(dá)方位波束掃描持續(xù)時(shí)間和掃描起始時(shí)刻，包含：

21、根據(jù)合成孔徑時(shí)間獲取滑動(dòng)聚束模式雷達(dá)成像時(shí)間；

22、根據(jù)方位波束初始掃描角速度和終止掃描角速度及雷達(dá)成像時(shí)間計(jì)算方位波束掃描的起止角度；

23、利用方位波束掃描的起止角度獲取雷達(dá)波束掃描的開(kāi)始時(shí)刻。

24、作為本發(fā)明基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，進(jìn)一步地，對(duì)方位波束指向進(jìn)行離散化，包含：

25、根據(jù)天線方位波束掃描的波束躍度對(duì)方位波束指向進(jìn)行離散化處理，以根據(jù)離散化處理后的方位波束指向計(jì)算單個(gè)方位波束指向的雷達(dá)駐留脈沖數(shù)。

26、再一方面，本發(fā)明還提供一種基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制系統(tǒng)，包含：掃描角加速度設(shè)置模塊和方位分辨率成像模塊，其中，

27、掃描角加速度設(shè)置模塊，用于根據(jù)成像場(chǎng)景和方位幾何分辨率設(shè)置方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度，基于方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度并根據(jù)滑動(dòng)聚束模式成像測(cè)繪帶長(zhǎng)度和方位分辨率變化設(shè)置方位波束掃描角加速度；

28、方位分辨率成像模塊，用于依據(jù)方位波束掃描角加速度調(diào)整星載sar滑動(dòng)聚束模式波束掃描速度，以實(shí)現(xiàn)成像場(chǎng)景多方位分辨率的成像。

29、本發(fā)明的有益效果：

30、1、本發(fā)明通過(guò)引入方位波束掃描角加速度，調(diào)整星載sar滑動(dòng)聚束模式的波束掃描速度，成像場(chǎng)景不同方位位置目標(biāo)實(shí)現(xiàn)不同方位幾何分辨率，滿足同一場(chǎng)景不同目標(biāo)不同分辨率的應(yīng)用需求。

31、2、本發(fā)明通過(guò)方位波束勻變速掃描來(lái)調(diào)整雷達(dá)波束在不同地物目標(biāo)的波束駐留時(shí)間，在所有目標(biāo)滿足分辨率設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，高價(jià)值目標(biāo)可以獲得更多的雷達(dá)波束照射時(shí)間和更優(yōu)方位分辨率。

32、3、本發(fā)明方位波束勻變速掃描方式在一定程度上可以減小對(duì)星載sar系統(tǒng)方位波束掃描能力要求，從而可以降低星載sar系統(tǒng)復(fù)雜度和造價(jià)，在星載sar系統(tǒng)成像中具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，其特征在于，包含：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，其特征在于，設(shè)置方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度，包含：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，其特征在于，設(shè)置方位波束掃描角加速度，包含：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，其特征在于，依據(jù)方位波束掃描角加速度調(diào)整星載sar滑動(dòng)聚束模式波束掃描速度，包含：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，其特征在于，設(shè)置方位波束初始掃描角速度和終止掃描角速度，包含：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，其特征在于，設(shè)置雷達(dá)方位波束掃描持續(xù)時(shí)間和掃描起始時(shí)刻，包含：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制方法，其特征在于，對(duì)方位波束指向進(jìn)行離散化，包含：

8.一種基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束sar方位波束掃描控制系統(tǒng)，其特征在于，包含：掃描角加速度設(shè)置模塊和方位分辨率成像模塊，其中，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及星載合成空降雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于勻變速掃描的星載滑動(dòng)聚束SAR方位波束掃描控制方法及系統(tǒng)，根據(jù)成像場(chǎng)景和方位幾何分辨率設(shè)置方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度，基于方位波束起始掃描角速度和終止掃描角速度并根據(jù)滑動(dòng)聚束模式成像測(cè)繪帶長(zhǎng)度和方位變化率變化設(shè)置方位波束掃描角加速度；依據(jù)方位波束掃描角加速度調(diào)整星載SAR滑動(dòng)聚束模式波束掃描速度，以實(shí)現(xiàn)成像場(chǎng)景多方位分辨率的成像。本發(fā)明在所有目標(biāo)滿足分辨率設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，使得高價(jià)值目標(biāo)可以獲得更多的雷達(dá)波束照射時(shí)間和更優(yōu)方位分辨率，在一定程度上可以減小對(duì)星載SAR系統(tǒng)方位波束掃描能力要求，降低星載SAR系統(tǒng)復(fù)雜度和造價(jià)。

技術(shù)研發(fā)人員：徐偉,陳陽(yáng)陽(yáng),李昊洋,蔡佳睿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鷹颯科技（江蘇）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23