[發明專利]一種星載SAR指定緯度區域回波仿真方法

無效

• 申請號: 201010179060.6
• 申請日: 2010-05-17
• 公開（公告）號: CN101846740A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 楊威;李春升;陳杰;王鵬波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/90
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明涉及一種星載SAR指定緯度區域回波仿真方法，屬于信號處理領域。

背景技術

星載合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，SAR)系統歷經了幾十年的發展，取得了巨大的成就，其成果被廣泛的應用于軍事和民用。而所有的星載SAR系統在研制過程中都離不開回波仿真，諸如信號處理算法研究、性能指標測試、半實物仿真及其它各種實驗都需要大量的回波仿真數據源，因此星載SAR回波仿真在星載SAR系統的研制過程中發揮著不可或缺的重要作用。

星載SAR回波仿真具有很強的目的性，尤其體現在利用回波仿真數據對SAR系統進行測試、利用回波仿真數據對成像處理系統進行測試以及利用回波仿真數據配合各種測試實驗等方面。因此星載SAR回波仿真方法要求具有靈活性和精確性的特點，尤其體現在要求能高效、精確的完成各種指定緯度區域進行回波信號仿真，因為諸如成像性能指標測試、目標定位測試等實驗都需要各種指定緯度區域的回波仿真信號。

在確定了軌道六根數及視角后，衛星波束照射在什么緯度范圍內是由仿真開始時刻和結束時刻所決定的，當仿真時刻范圍確定后，則仿真過程中波束照射區域所覆蓋的緯度范圍也就確定了。在傳統的星載SAR回波仿真方法中，仿真開始時刻和結束時刻同觀測緯度范圍沒有直接的聯系，最多只能通過衛星飛行速度對衛星星下點緯度進行粗略估計，進而大致的估計波束的照射區域所覆蓋的緯度范圍，而這種估計的誤差較大，不能滿足對指定緯度區域的仿真要求。換言之，傳統的方法是由仿真時間范圍決定觀測區域緯度范圍，而實際應用大多數是逆過程，即希望由觀測區域緯度范圍來決定仿真時間范圍。但由于逆過程的數學求解十分困難，因此目前常用的方法是擴大仿真時間范圍以保證觀測區域緯度范圍包括指定的緯度范圍，或者是反復對起始時刻以及結束時刻進行調整以滿足對指定緯度區域的觀測，但無論是那種方法，都額外消耗了大量的運算資源。

因此要實現星載SAR指定緯度區域的回波仿真，關鍵是要由指定緯度區域的范圍確定仿真的起始和結束時刻，進而實現指定緯度區域的回波仿真。

發明內容

本發明的目的是針對星載SAR仿真無法實現對指定緯度區域進行高效、精確的回波仿真，提出了一種星載SAR指定緯度區域回波仿真方法，能夠快速的確定星載SAR回波仿真的起始時刻和結束時刻，進而實現對指定緯度區域進行高效、精確的回波仿真。

本發明的一種星載SAR指定緯度區域回波仿真方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：對星載SAR進行空間幾何關系建模；

步驟二：通過給定的波位參數表獲取星載SAR回波仿真參數；

步驟三：獲取地心角和中間參數K；

步驟四：獲取角γ₁、角γ₂、升交點幅角u、真近心角f、偏心角E和平均近心角φ；

步驟五：確定回波仿真起始時刻t₁；

步驟六：確定回波仿真結束時刻t₂；

步驟七：根據回波仿真起始時刻t₁和回波仿真結束時刻t₂，進行星載SAR回波仿真。

本發明的優點在于：

(1)精度高。本發明所使用的模型精確，因此可精確得到不同緯度下的回波仿真時刻，進而可獲取指定緯度區域的回波信號。

(2)實用性強。本發明具有很強的實用性，利用本發明能夠滿足星載SAR研制過程中各種實驗對指定緯度范圍下回波仿真信號的大量需求。

(3)效率高。本發明所述方法中不涉及任何耗時的計算步驟，尤其是不需要擴大仿真時刻范圍，或者是不斷調整仿真的起始和結束時刻，因此具有高效的特點。

(4)獲取的仿真數據冗余性小。利用根據觀測區域緯度變化范圍，對應的獲取仿真的起始時刻和結束時刻，僅僅只需對只對觀測區域進行回波仿真，因此數據冗余性小，也有利于后續數據的處理。

(5)直觀性好。傳統的仿真方法下，仿真時間和觀測區域緯度關系是通過復雜的星地坐標轉換關系進行描述的，本方明將這種復雜的關系通過空間幾何模型進行描述，具有很好的直觀性。

附圖說明

圖1是本發明的流程示意圖；

圖2是本發明步驟一中星載SAR空間幾何模型示意圖；

圖3是本發明步驟三中衛星波束視角平面示意圖；

圖4是本發明步驟三中衛星星下點軌跡和天線波束瞄準點軌跡投影示意圖；

圖5是本發明實施例中衛星上行時，實際觀測區域緯度誤差變化曲線；

圖6是本發明實施例中衛星下行時，實際觀測區域緯度誤差變化曲線。

具體實施方式