[發(fā)明專利]機載合成孔徑雷達杠桿臂誤差補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110139056.1
• 申請日: 2011-05-26
• 公開（公告）號: CN102305929A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周智敏;李悅麗;黎向陽;嚴少石;李建陽;黃曉濤;朱國富
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/90
• 代理公司: 國防科技大學(xué)專利服務(wù)中心 43202
• 代理人: 王文惠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成孔徑雷達信號處理技術(shù)領(lǐng)域，提出一種機載合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，簡稱SAR)杠桿臂誤差補償方法，以提高機載SAR運動補償?shù)木取?/p>

背景技術(shù)

SAR是一種主動式微波成像雷達，它具有分辨率高、作用距離遠、測繪帶寬和全天候工作的特點，在軍、民用領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用，而機載SAR是合成孔徑雷達發(fā)展的重要方面。機載SAR成像要求載機按預(yù)定的直線航跡勻速運動，但是受氣流等因素的影響，載機存在運動誤差，包括：偏離直線航跡的誤差和非勻速運動誤差。運動誤差嚴重降低了機載SAR的成像質(zhì)量，為了實現(xiàn)高分辨成像，需要運動補償消除載機非理想運動的影響，而運動補償?shù)木戎苯佑绊懽罱K的成像質(zhì)量。

為了補償載機的運動誤差，需要高精度的傳感器測量載機的位置和速度。一般情況下，傳感器的安裝位置和機載SAR天線的安裝位置是不重合的，造成傳感器測量得到的運動參數(shù)與機載SAR天線相位中心的實際運動參數(shù)不符，二者之間的誤差稱杠桿臂誤差(或杠臂誤差)。杠桿臂誤差用機載SAR天線相位中心到傳感器安裝位置的矢量來表示，稱為杠桿臂矢量。隨著載機姿態(tài)的變化，杠桿臂矢量在機載SAR天線波束瞄準線方向的投影和載機前進方向的投影會發(fā)生變化，使得傳感器測量的運動參數(shù)中包含時變的杠桿臂誤差。用含杠桿臂誤差的傳感器測量參數(shù)進行運動補償，會降低機載SAR運動補償?shù)木龋虼诵枰a償杠桿臂誤差。

機載SAR杠桿臂誤差補償是機載SAR運動補償處理中的重要一環(huán)，關(guān)于杠桿臂誤差的分析和處理如文獻：張澄波，“綜合孔徑雷達：原理、系統(tǒng)分析與應(yīng)用”，科學(xué)出版社，1989，304～305頁。該文獻分析了SAR運動補償處理中杠桿臂誤差校正的要求，指明了杠桿臂誤差補償?shù)幕驹砗突痉治龇椒ā５牵撐墨I只分析了杠桿臂誤差的距離向分量對機載SAR運動補償精度的影響，沒有考慮杠桿臂誤差的方位向分量；其次，只給出了杠桿臂誤差的近似分析方法，沒有給出杠桿臂誤差補償?shù)木唧w實施方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種機載SAR杠桿臂誤差補償方法，提高機載SAR運動補償?shù)木取?/p>

本發(fā)明的基本思路是：首先，計算杠桿臂矢量在機載SAR成像坐標系中的前向、側(cè)向和法向分量。然后由前向分量校正載機前向速度，通過脈沖重復(fù)頻率(Pulse?Repetition?Frequency，簡稱PRF)調(diào)整補償杠桿臂誤差的方位向分量。最后，由側(cè)向和法向分量校正傳感器測量的載機側(cè)向和法向運動誤差，補償杠桿臂誤差的距離向分量。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種機載SAR杠桿臂誤差補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，建立杠桿臂誤差補償?shù)淖鴺讼怠?/p>

杠桿臂誤差補償涉及到三個右手直角坐標系：機體坐標系、東北天坐標系和成像坐標系：

a)建立機體坐標系(下標為b)：以機載SAR天線的相位中心為原點Q₃、Y_b軸為機首正方向、X_b軸為右側(cè)機翼正方向、垂直于X_bY_b且豎直向上的方向為法向軸Z_b建立機體坐標系。

b)建立東北天坐標系(下標為g)：以機載SAR開始成像時的航跡起始點O₁為原點建立直角坐標系，三條坐標軸X_g、Y_g和Z_g分別指向東向、北向和天向。

c)建立成像坐標系(下標為i)：成像坐標系的原點與東北天坐標系的原點重合，記為O₂，表示天向的Z_i軸與東北天坐標系的Z_g軸重合，以預(yù)定航跡方向為Y_i，垂直Y_iZ_i的方向為側(cè)向軸X_i建立成像坐標系，預(yù)定航跡與北向的夾角α_ref稱為預(yù)定航跡角。

步驟2，在機體坐標系中計算杠桿臂矢量。

由于傳感器和機載SAR天線的安裝位置已經(jīng)固定，在不考慮機體形變的前提下，杠桿臂矢量在機體坐標系中是固定的。

用長度測量儀器測量杠桿臂誤差在機體坐標系中的值，得到杠桿臂矢量：