[發(fā)明專利]雙基前視SAR俯沖段雷達發(fā)射機軌道設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410163746.4
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103901430B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 李亞超;孟自強;張沖;邢孟道
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種雙基前視SAR俯沖段雷達發(fā)射機軌道設計方法，包括以下步驟：

(1)建模：

(1a)根據(jù)右手螺旋定則，以雷達待探測目標為坐標原點，建立高機動平臺雙基前視合成孔徑雷達SAR雷達發(fā)射機軌道三維直角坐標系xyPz；

(1b)在三維直角坐標系xyPz中，將雷達接收機置于垂直平面yPz內(nèi)，將初始位置的雷達發(fā)射機置于與垂直平面yPz成夾角為ψ₀的平面內(nèi)，ψ₀表示初始時刻雷達發(fā)射機相對于垂直平面yPz的瞬時偏移角，ψ₀的取值范圍是30°～60°；

(1c)建立雷達發(fā)射機瞬時偏移角從起始角度開始，以當前時刻衰減步長Δψ進行衰減的雷達發(fā)射機軌道線性衰減模型，其中，下一時刻的瞬時偏移角由下式計算得到：

ψ_k+1＝ψ_k-Δψ

其中，ψ_k+1、ψ_k分別表示下一時刻和當前時刻雷達發(fā)射機相對于垂直平面yPz的瞬時偏移角，k表示當前時刻，k+1表示下一時刻，k的取值范圍是0≤k≤N，Δψ表示當前時刻瞬時偏移角的衰減步長，Δψ的取值范圍是Δψ的初始值是N表示雷達發(fā)射機照射目標的時間段，ψ₀表示初始時刻雷達發(fā)射機相對于垂直平面yPz的瞬時偏移角；

(2)確定雷達發(fā)射機初始位置：

按照下式，計算雷達發(fā)射機的初始坐標參數(shù)：

x_T0＝x_R0+Δx

y_T0＝y(tǒng)_R0+Δy

z_T0＝z_R0

其中，x_T0、y_T0、z_T0分別表示雷達發(fā)射機的初始坐標值，x_R0、y_R0、z_R0分別表示雷達接收機的初始坐標值，T表示雷達發(fā)射機，R表示雷達接收機，0表示時間的初始時刻，Δx、Δy分別表示雷達發(fā)射機和雷達接收機在x、y軸方向之間的距離；

(3)確定下一時刻雷達發(fā)射機的位置：

(3a)分別用當前時刻雷達發(fā)射機，在x軸、y軸方向的坐標值與雷達發(fā)射機一個合成孔徑時間內(nèi)在x軸、y軸方向飛行的距離之和，作為下一時刻雷達發(fā)射機在x軸、y軸方向的位置；

(3b)用下一時刻雷達接收機在z軸方向的坐標值，作為下一時刻雷達發(fā)射機在z軸方向的坐標值；

(3c)采用瞬時偏移角的線性衰減模型，計算下一時刻雷達發(fā)射機的瞬時偏移角；

(4)計算地距分辨率：

(4a)按照下式，分別計算雷達發(fā)射機和雷達接收機的瞬時斜距：

R_T＝x_Ti+y_Tj+H_Tl

R_R＝x_Ri+y_Rj+H_Rl

其中，R_T、R_R分別表示雷達發(fā)射機和雷達接收機與待探測目標的斜距，T表示雷達發(fā)射機，R表示雷達接收機，x_T、y_T、H_T分別表示雷達發(fā)射機在x、y、z方向的坐標值，i、j、l分別表示高機動平臺雙基前視合成孔徑雷達SAR交叉軌道三維直角坐標系中坐標軸x、y、z的單位向量，x_R、y_R、H_R分別表示雷達接收機在x、y、z方向的坐標值；

(4b)用雷達發(fā)射機的斜距除以雷達發(fā)射機的高度，得到雷達發(fā)射機的單位斜距矢量；用雷達接收機的斜距除以雷達接收機的高度，得到雷達接收機的單位斜距矢量；

(4c)按照下式，計算雷達接收回波信號的時延：

t=RT+RRc]]>

其中，t表示雷達接收回波信號的時延，R_T、R_R分別表示雷達發(fā)射機和雷達接收機與目標的斜距，T表示雷達發(fā)射機，R表示雷達接收機，c表示光速；

(4d)利用梯度法，對雷達接收回波時延求瞬時時間梯度，將瞬時時間梯度投影到水平坐標面yPz上，得到在水平面內(nèi)的時間梯度；

(4e)對雷達發(fā)射信號帶寬求倒數(shù)，得到時間分辨率；

(4f)將時間分辨率與水平時間梯度相比，得到地距分辨率；

(5)計算多普勒分辨率：

(5a)按照下式，分別計算雷達發(fā)射機和雷達接收機的速度矢量：

V_T＝V_T1i·cosψ_k+1+V_T1j·sinψ_k+1-V_T2l

V_R＝V_R1i-V_R2l

其中，V_T、V_R分別表示雷達發(fā)射機和雷達接收機的速度矢量，V_T1和V_R1分別表示雷達發(fā)射機和雷達接收機在水平坐標面yPz內(nèi)的速度分量值，T表示雷達發(fā)射機，R表示雷達接收機，V_T2和V_R2分別表示雷達發(fā)射機和雷達接收機在高度向Z坐標軸的速度分量值；i、j、l分別表示高機動平臺雙基前視合成孔徑雷達SAR交叉軌道三維直角坐標系中坐標軸x、y、z的單位向量，ψ_k+1表示下一時刻雷達發(fā)射機相對于垂直平面yPz的瞬時偏移角，k表示當前時刻，k+1表示下一時刻，k的取值范圍是0≤k≤N，N表示雷達探測目標的時間段；

(5b)由雷達發(fā)射機和雷達接收機相對于探測目標的徑向速度，分別求得雷達發(fā)射機和雷達接收機的多普勒頻率；

(5c)對雷達發(fā)射機和雷達接收機的多普勒頻率求和，得到雙基多普勒頻率；

(5d)利用梯度法，對雙基多普勒頻率求多普勒頻率梯度矢量，將多普勒頻率梯度矢量投影到水平坐標面xPy上，得到在水平坐標面xPy的多普勒頻率梯度；

(5e)對合成孔徑時間求倒數(shù)，得到多普勒間隔；

(5f)將多普勒間隔與水平多普勒矢量相比，得到多普勒分辨率；

(6)判斷是否滿足分辨率條件：

判斷多普勒分辨率和地距分辨率是否同時小于3米，若否，則執(zhí)行步驟(7)，若是，則執(zhí)行步驟(10)；

(7)判斷瞬時偏移角是否為零：

判斷下一時刻的瞬時偏移角ψ_k+1是否為零，若是，則執(zhí)行步驟(2)，若否，則執(zhí)行步驟(8)；

(8)增大衰減步長：

按照下式，增大衰減步長：

Δψ′=Δψ+110·ψ0N]]>

其中，Δψ′表示增大后的衰減步長，Δψ表示當前時刻的衰減步長，Δψ的取值范圍是Δψ的初始值是N表示雷達發(fā)射機照射目標的時間段，ψ₀表示初始時刻雷達發(fā)射機相對于垂直平面yPz的瞬時偏移角；

(9)判斷調(diào)整后的瞬時偏移角是否為零：

若是，則執(zhí)行步驟(2)，若否，則執(zhí)行步驟(3)；

(10)記錄下一時刻雷達發(fā)射機的位置參數(shù)：

記錄下一時刻雷達發(fā)射機的位置參數(shù)，同時繼續(xù)對目標進行探測；

(11)判斷探測是否完成：

雷達接收機判斷是否完成對預訂目標的探測，若是，則執(zhí)行步驟(12)，否則，執(zhí)行步驟(3)；

(12)整合雷達發(fā)射機的飛行軌跡：

將雷達發(fā)射機對目標探測獲得的所有時刻的位置連接起來，得到雷達發(fā)射機的飛行軌跡。

2.根據(jù)權利要求1所述的雙基前視SAR俯沖段雷達發(fā)射機軌道設計方法，其特征在于，步驟(11)所述的對目標的探測是指，有效分離目標，對復雜背景目標的精確定位及多角度成像。