[發明專利]一種星載SAR的全方位觀測方法

有效

• 申請號: 201310065357.3
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103197314A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 孫兵;李景文;李春升;王巖;陳杰
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: 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

本發明涉及雷達技術領域，具體地說，是指一種星載合成孔徑雷達（簡稱SAR）的全方位觀測方法。

背景技術

合成孔徑雷達是一種側視成像雷達，SAR的主要工作模式包括條帶模式、聚束模式、掃描模式、滑動聚束模式、TopSAR模式，采用這些工作模式的SAR對目標的觀測在一次過頂時只能實現對目標的一側照射，即使雷達天線采用左右視切換技術也無法對目標或區域進行360度全方位觀測。

機載平臺由于可以通過合適的航路規劃和波束調整，如設定在等高度面按圓軌跡飛行、同時圓軌跡中心點的地面投影點為觀測目標或區域中心時，能夠實現對目標的全方位觀測，這就是圓軌跡SAR，對應的雷達圖像能夠獲得較之常規工作模式更多的目標信息。

而星載SAR平臺通常采用太陽同步極軌道，以盡可能的獲取太陽能，從而保證全天時、全天候的對地觀測。此時，由于衛星近似沿著平行經線的方向飛行，采用常規SAR工作模式的系統也只能進行左側或右側的沿緯度方向的觀測，無法進行沿經度方向的觀測。即使通過衛星組網，也很難實現目標區域的全方位觀測。

與此同時，實際的目標的物理特性呈現后向散射各項異性的特征，全方位的觀測能夠最大程度的獲取目標的有效信息，為雷達圖像的應用具有十分重要的價值。由于機載平臺受領空、續航能力等條件限制，有效的星載平臺的SAR全方位觀測方法對于遙感應用更有價值。

發明內容

本發明的目的是針對星載平臺不能實現圓軌跡全方位觀測的問題，提出一種星載SAR的全方位觀測方法，利用地球自轉和衛星繞飛運動，采用中等傾角圓軌道，具有升軌和降軌兩個近似垂直的過頂方向，并配合雷達左右兩個方向的雙側視觀測，實現對同一目標的四次不同角度的觀測，完成基于單星SAR的目標全方位觀測。

一種星載SAR的全方位觀測方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：

軌道參數設計：根據觀測區域緯度范圍，輸入軌道高度，改變軌道傾角參數，直至衛星平臺的星下點覆蓋觀測區域所在的緯度范圍；

步驟二：

工作時序控制：根據軌道參數和天線能力，設計雷達四次過頂時的開關機時間和天線波控規律，在每次雷達開機工作，并調整天線波束指向，發射線性調頻信號，并接收回波信號，如此反復，直至雷達關機停止工作；

步驟三：

回波信號處理：分別將四次開機的存儲的回波信號分別進行成像處理，采用后向投影算法完成單次觀測圖像的聚焦處理，再利用多源融合的方法完成四次觀測圖像的信息融合處理。

上述目標觀測區域緯度范圍在南緯60度至北緯60度之間。

上述軌道傾角范圍在30度至60度之間。

本發明的優點在于：

（1）本發明中提出的大傾角軌道SAR能夠克服極軌SAR無法沿經度方向觀測的缺點；

（2）本發明中提出全方位觀測方法能夠實現目標的全方位觀測，既提高了目標多角度信息的獲取能力，又能提高SAR系統的重訪能力。

附圖說明

圖1是本發明本發明的方法流程圖；

圖2是本發明的星下點軌跡示意圖；

圖3是本發明的星下點軌跡局部放大示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

本發明是一種星載SAR的全方位觀測方法，流程如圖1所示，包括以下幾個步驟：

步驟一、軌道參數設計：根據觀測區域緯度范圍，輸入軌道高度，改變軌道傾角參數，直至衛星平臺的星下點覆蓋觀測區域所在的緯度范圍，具體為：

（1）輸入觀測區域的緯度范圍Lat_min～Lat_max（單位為度），Lat_min和Lat_max滿足下式：

-60<Lat_min<Lat_max<60??（1）

其中：Lat_min表示觀測區域緯度的最小值，Lat_max表示觀測區域緯度的最大值，Lat_min和Lat_max滿足公式（1），則表明目標觀測區域緯度范圍在南緯60度至北緯60度之間。

（2）獲取衛星高度H、偏心率e、升角點赤經θ、近地點俯角Λ、設定軌道傾角初值I和補償ΔI，其中I≥30，ΔI為小于30的正數，利用衛星仿真工具包（Satellite?Tool?Kit，STK）軟件分別仿真軌道傾角等于I+n*ΔI對應生成星下點軌跡，其中n為從1開始的正整數，且I+n*ΔI≤60，星下點軌跡示意圖如圖2所示，直至星下點軌跡覆蓋待觀測區域的緯度范圍，記錄此時的軌道傾角Iopt。