[發(fā)明專利]任意幾何配置的機載雙基地雷達雜波模型建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310435788.4
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103487790A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武俊杰;李中余;馬麟;孫稚超;黃鈺林;楊建宇
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

1.一種任意幾何配置機載雙基地雷達雜波模型建模方法，具體包括步驟：

步驟一：機載雙基地雷達系統(tǒng)參數(shù)初始化，

發(fā)射站的位置記為(x_T,y_T,z_T)，其中，x_T、y_T、z_T分別為發(fā)射站的x軸坐標、y軸坐標及z軸坐標；接收站的位置記為(x_R,y_R,z_R),其中，x_R、y_R、z_R分別為接收站的x軸坐標、y軸坐標及z軸坐標；發(fā)射站和接收站的速度分別記為V_T和V_R，發(fā)射站和接收站的飛行方向與基線的夾角分別為δ_T和δ_R，某一固定時刻地面等距離和橢圓上參考點坐標記為(x,y)；

步驟二：計算地面等距離和非標準橢圓的方程，

根據(jù)橢球的定義，到接收站和發(fā)射站距離和相等的橢球面為：

(x-xR)2+(y-yR)2+(z-zR)2+(x-xT)2+(y-yT)2+(z-zT)2=Rs---(1)]]>

其中，R_S為雙基距離和，(x,y,z)為空間中到接收站和發(fā)射站距離和相等的點的集合；

式（1）令z=0即可求得地面等距離和曲線的方程為：

(x-xR)2+(y-yR)2+zR2+(x-xT)2+(y-yT)2+zT2=Rs---(2)]]>

將式（2）展開可得：

[4(xR-xT)2-4RS2]x2+[4(yR-yT)2-4RS2]y2+]]>

8(xR-xT)(yR-yT)xy+[4A(xR-xT)+8RS2xR]x+---(3)]]>

[4A(yR-yT)+8RS2yR]y+[A2-4RS2(xR2+yR2+zR2)]=0]]>

其中，式（3）即表示機載雙基地雷達地面等距離和非標準橢圓的方程；

步驟三：根據(jù)非標準橢圓的方程確定橢圓的傾角、幾何中心及長短半軸，

設(shè)參考非標準橢圓的方程為：

ax²+bxy+cy²+dx+ey+1=0????(4)

對比式（3），根據(jù)對應(yīng)項系數(shù)相等法則便可求解系數(shù)a,b,c,d,e為：

a=[4(xR-xT)2-4RS2]/[A2-4RS2(xR2+yR2+zR2)]b=8(xR-xT)(yR-yT)/[A2-4RS2(xR2+yR2+zR2)]c=[4(yR-yT)2-4RS2]/[A2-4RS2(xR2+yR2+zR2)]d=[4A(xR-xT)+8RS2xR]/[A2-4RS2(xR2+yR2+zR2)]e=[4A(yR-yT)+8RS2yR]/[A2-4RS2(xR2+yR2+zR2)]---(5)]]>

根據(jù)非標準橢圓的方程和標準橢圓的方程的對應(yīng)關(guān)系，可以推導(dǎo)出（4）式對應(yīng)的橢圓的長軸傾角為：

θ=12arctanba-c---(6)]]>

幾何中心為：

xc=be/(4ac-b2)yc=(bd-2ae)/(4ac-b2)---(7)]]>

長短半軸為：

La=(axc2+cyc2+bxcyc-1)a+c+(a-c)2+b2Lb=2(axc2+cyc2+bxcyc-1)a+c-(a-c)2+b2---(8)]]>

利用非標準橢圓的方程確定的長短半軸即可得到其對應(yīng)的標準橢圓的方程為：

X2La2+Y2Lb2=1---(9)]]>

其中，X,Y分別為標準橢圓上點的橫縱坐標。

步驟四：求解非標準橢圓的方程確定的橢圓上點的坐標，

式（9）對應(yīng)的參數(shù)方程為：

X=LacosαY=Lbsinα---(10)]]>

其中，參數(shù)α∈[0，2π]，利用上式即可求解出標準橢圓上點的集合(X,Y)，然后利用式（6）確定的傾角進行坐標的旋轉(zhuǎn)變換，坐標的旋轉(zhuǎn)變換可以表述為：

x^y^=cosθ-sinθsinθcosθXY---(11)]]>

再利用式（7）確定的幾何中心進行坐標的平移變換便可得出非標準橢圓上點的坐標(x_p,y_p)；

坐標的平移變換為：

xP=x^+xcyP=y^+yc---(12)]]>

步驟五：多普勒頻率表達式中方位角和俯仰角的確定，

接收到的雜波回波的多普勒頻率為：

其中，λ為波長，θ_R和θ_T分別為接收站和發(fā)射站雷達天線波束指向相對于基線方向的方位角，和分別為雜波散射點相對于接收站和發(fā)射站天線軸向的俯仰角；

經(jīng)過步驟一到四求解出地面等距離和非標準橢圓上雜波散射點的坐標后便可得到多普勒頻率表達式中的方位角和俯仰角為：

θR=arccosL→R′T′·L→R′P||L→R′T′||||L→R′P||---(14)]]>

θT=arccosL→R′T′·L→T′P||L→R′T′||||L→T′P||---(15)]]>

其中，||·||為二范數(shù)，R′和T′分別為接收站和發(fā)射站在地面的投影點，式（14）到式（17）中的向量為：

L→R′T′=(xT-xR,yT-yR,0)L→R′P=(xP-xR,yP-yR,0)L→T′P=(xP-xT,yP-yT,0)L→RP=(xP-xR,yP-yR,-zR)L→TP=(xP-xT,yP-yT,-zT)---(18)]]>

將式（14）到式（17）代入式（13）得到回波多普勒頻率的值后便可建立雜波模型并得到雜波的空時二維分布示意圖；所述空時二維分布示意圖是指在直角坐標系中分別以2f_d/f_r和為坐標的橫縱軸繪制的曲線。