星載sar實(shí)現(xiàn)掃描地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示的方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本發(fā)明享受中華人民共和國(guó)自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助，資助號(hào)為61372185,茲此 說(shuō)明。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及星載合成孔徑雷達(dá)（SAR，Synthetic Aperture Radar)技術(shù)領(lǐng)域，尤其 涉及一種星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示（GMTI,Ground Moving Target Indication) 的方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003] 無(wú)論在軍事上還是民用中，地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示都具有重要的作用。在軍事上，所述 地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示能夠檢測(cè)車(chē)載導(dǎo)彈、坦克、自行火炮、裝甲車(chē)和機(jī)動(dòng)雷達(dá)等運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。在 民用上，所述地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示能夠檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)、火車(chē)和海面上運(yùn)行的船只，從而為交 通監(jiān)管提供必要的信息。
[0004] 常規(guī)SAR/GMTI模式利用SAR成像發(fā)現(xiàn)靜止目標(biāo)，同時(shí)利用GMTI發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，兩 者協(xié)同工作可對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)中感興趣的靜止目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視。但是，SAR/GMTI模式在雷 達(dá)掠過(guò)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)以后將無(wú)法再次觀測(cè)到所述目標(biāo)，即：運(yùn)動(dòng)目標(biāo)只出現(xiàn)在大約一個(gè)合成孔 徑時(shí)間內(nèi)，而在之前和之后的時(shí)間段內(nèi)將無(wú)法獲取該目標(biāo)的信息，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的 連續(xù)監(jiān)視和跟蹤。上述缺陷嚴(yán)重影響了SAR/GMTI模式在戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視和交通監(jiān)管時(shí)的應(yīng)用效 果。
[0005] 星載SAR掃描GMTI模式是一種新的基于SAR系統(tǒng)的GMTI工作方式，與常規(guī)SAR/ GMTI相同，星載SAR掃描GMTI模式具有同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止目標(biāo)成像和對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的特 點(diǎn)。星載SAR掃描GMTI模式可以彌補(bǔ)常規(guī)SAR/GMTI只能檢測(cè)一次的缺陷，星載SAR掃描 GMTI模式能夠多次觀測(cè)同一區(qū)域，在不降低分辨率的情況下，對(duì)該區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn) 多次檢測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤。
[0006] 在未來(lái)的星載SAR系統(tǒng)中，掃描GMTI模式將成為雷達(dá)系統(tǒng)的主要工作模式。現(xiàn)有 技術(shù)中，雖然部分預(yù)研星載SAR系統(tǒng)設(shè)計(jì)已完成掃描GMTI模式，能得到較好的GMTI設(shè)計(jì)性 能；但是，尚未有具體解決方案能實(shí)現(xiàn)星載SAR掃描GMTI模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的方法、裝置及系 統(tǒng)，在不降低所述星載SAR成像分辨率的情況下，增加了觀測(cè)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)次數(shù)， 為實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤提供了保障。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0009] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種星載合成孔徑雷達(dá)SAR實(shí)現(xiàn)掃描地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)指示 GMTI的方法，包括：
[0010] 設(shè)計(jì)星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)；
[0011] 上傳攜帶有所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)的第一脈沖信號(hào)至所述星載SAR ;
[0012] 所述星載SAR根據(jù)所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)多次掃描觀測(cè)區(qū)域。
[0013] 上述方案中，所述設(shè)計(jì)星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)包括：
[0014] 輸入系統(tǒng)參數(shù)和指標(biāo)要求，所述指標(biāo)要求包括第一觀測(cè)次數(shù)；
[0015] 根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)確定條帶方位分辨率；
[0016] 根據(jù)所述條帶方位分辨率計(jì)算波束掃描角速度；
[0017] 根據(jù)所述參數(shù)第一觀測(cè)次數(shù)設(shè)置調(diào)整觀測(cè)區(qū)域幅長(zhǎng)，并根據(jù)所述波束掃描角速度 計(jì)算單次掃描周期；
[0018] 計(jì)算每單次掃描的起始掃描角、終止掃描角、波束步進(jìn)次數(shù)和步進(jìn)駐留脈沖數(shù)；
[0019] 其中，所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)為：所述第一觀測(cè)次數(shù)、所述條帶方位分 辨率、所述波束掃描角速度、所述單次掃描周期、所述單次掃描的起始掃描角、終止掃描角、 波束步進(jìn)次數(shù)和步進(jìn)駐留脈沖數(shù)。
[0020] 上述方案中，所述星載SAR根據(jù)所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)多次掃描觀測(cè) 區(qū)域包括：
[0021] 在每單次掃描中，所述星載SAR根據(jù)所述起始掃描角控制天線波束指向后，發(fā)射 一串第二脈沖信號(hào)；
[0022] 所述星載SAR根據(jù)所述波束步進(jìn)次數(shù)進(jìn)行多次步進(jìn)；在每次步進(jìn)中，所述星載SAR 根據(jù)波束步進(jìn)角度調(diào)整所述天線波束指向后，發(fā)射一串第三脈沖信號(hào)。
[0023] 上述方案中，所述根據(jù)所述第一觀測(cè)次數(shù)設(shè)置調(diào)整觀測(cè)區(qū)域幅長(zhǎng)，并根據(jù)所述波 束掃描角速度計(jì)算單次掃描周期包括：
[0024] 設(shè)置所述觀測(cè)區(qū)域幅長(zhǎng)；
[0025] 根據(jù)所述設(shè)置的觀測(cè)區(qū)域幅長(zhǎng)和所述波束掃描角速度計(jì)算所述單次掃描周期，進(jìn) 而計(jì)算所述單次掃描周期內(nèi)衛(wèi)星軌跡在地面的投影長(zhǎng)度；
[0026] 根據(jù)所述單次掃描周期內(nèi)衛(wèi)星軌跡在地面的投影長(zhǎng)度計(jì)算第二觀測(cè)次數(shù)；
[0027] 當(dāng)所述第二觀測(cè)次數(shù)不等于所述第一觀測(cè)次數(shù)時(shí)，修改所述觀測(cè)區(qū)域幅長(zhǎng)；
[0028] 根據(jù)所述修改后的觀測(cè)區(qū)域幅長(zhǎng)和所述波束掃描角速度重復(fù)計(jì)算所述單次掃描 周期、所述單次掃描周期內(nèi)衛(wèi)星軌跡在地面的投影長(zhǎng)度和所述第二觀測(cè)次數(shù)，直到當(dāng)所述 第二觀測(cè)次數(shù)等于所述第一觀測(cè)次數(shù)時(shí)，不再修改所述觀測(cè)區(qū)域幅長(zhǎng)。
[0029] 上述方案中，所述條帶方位分辨率為k與Vg除以B a的乘積，其中，所述k為方位展 寬系數(shù)，所述VgS不考慮波束掃描時(shí)波束在地面的移動(dòng)速度，所述B 3為多普勒帶寬；
[0030] 所述波束掃描角速度為P sran GMTI除以所述條帶方位分辨率后減1與所述V g除以 R的乘積，其中，所述Ps__eMTI為方位分辨率，所述R為測(cè)繪帶中心斜距；所述單次掃描的起 始掃描角為9 正切乘以所述R后，減去所述單次掃描周期內(nèi)衛(wèi)星軌跡在地面的投影 長(zhǎng)度，再除以所述R后的反正切，其中，所述9 start_P為上一次掃描的起始掃描角。
[0031] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的裝置，包括：
[0032] 參數(shù)設(shè)計(jì)模塊，用于設(shè)計(jì)星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)；
[0033] 參數(shù)上傳模塊，用于上傳攜帶有所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)的第一脈沖信 號(hào)至所述星載SAR。
[0034] 上述方案中，所述參數(shù)設(shè)計(jì)模塊用于設(shè)計(jì)星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)包括：
[0035] 輸入系統(tǒng)參數(shù)和指標(biāo)要求，所述指標(biāo)要求包括第一觀測(cè)次數(shù)；
[0036] 根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)確定條帶方位分辨率；
[0037] 根據(jù)所述條帶方位分辨率計(jì)算波束掃描角速度；
[0038] 根據(jù)所述第一觀測(cè)次數(shù)設(shè)置調(diào)整觀測(cè)區(qū)域幅長(zhǎng)，并根據(jù)所述波束掃描角速度計(jì)算 單次掃描周期；
[0039] 計(jì)算每單次掃描的起始掃描角、終止掃描角、波束步進(jìn)次數(shù)和步進(jìn)駐留脈沖數(shù)；
[0040] 其中，所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)為：所述第一觀測(cè)次數(shù)、所述條帶方位分 辨率、所述波束掃描角速度、所述單次掃描周期、所述單次掃描的起始掃描角、終止掃描角、 波束步進(jìn)次數(shù)和步進(jìn)駐留脈沖數(shù)。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的系統(tǒng)，包括：
[0042] 星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的裝置，用于設(shè)計(jì)星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)，及上傳 攜帶有所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)的第一脈沖信號(hào)至所述星載SAR ;
[0043] 所述星載SAR，用于根據(jù)所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)多次掃描觀測(cè)區(qū)域。
[0044] 上述方案中，所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的裝置包括：
[0045] 參數(shù)設(shè)計(jì)模塊，用于設(shè)計(jì)星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)；
[0046] 參數(shù)上傳模塊，用于上傳攜帶有所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)的第一脈沖信 號(hào)至所述星載SAR。
[0047] 上述方案中，所述星載SAR包括：
[0048] 第二脈沖信號(hào)模塊，用于在每單次掃描中，所述星載SAR根據(jù)所述起始掃描角控 制天線波束指向后，發(fā)射第二脈沖信號(hào)；
[0049] 第三脈沖信號(hào)模塊，用于所述星載SAR根據(jù)所述波束步進(jìn)次數(shù)進(jìn)行多次步進(jìn)；在 每次步進(jìn)中，所述星載SAR根據(jù)波束步進(jìn)角度調(diào)整所述天線波束指向后，發(fā)射第三脈沖信 號(hào)。
[0050] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的方法、裝置及系統(tǒng)，由星載SAR 實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的裝置設(shè)計(jì)星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)后，上傳攜帶有所述星載SAR實(shí) 現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)的第一串脈沖信號(hào)至所述星載SAR ;所述星載SAR根據(jù)所述星載SAR實(shí) 現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)多次掃描觀測(cè)區(qū)域。由于本發(fā)明實(shí)施例的所述星載SAR可以多次掃描 觀測(cè)區(qū)域，因此，可以多次檢測(cè)所述觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；同時(shí)，所述星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描 GMTI的裝置對(duì)星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)的設(shè)計(jì)，可以滿足對(duì)所述星載SAR的成像分辨 率的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0051] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的參數(shù)設(shè)計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)流 程不意圖；
[0052] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖；
[0053] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的方法的另一實(shí)現(xiàn)流程示 意圖；
[0054] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1和2提供的星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的方法的示意圖；
[0055] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1和2提供的星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的方法的單次掃描幾 何結(jié)構(gòu)圖；
[0056] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例3提供的星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例4提供的星載SAR實(shí)現(xiàn)掃描GMTI的系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】