[發明專利]目標位置坐標未知的雙基地合成孔徑雷達的空間同步方法

有效

• 申請號: 201410231809.5
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104049241B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 張順生;眭明;張偉;宗竹林;康懷祺
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S13/90
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 詹福五

技術領域

本發明屬于雙基地合成孔徑雷達(Bistatic?Synthetic?Aperture?Radar，BiSAR)發射和接收技術領域；特別是一種不知道目標準確的坐標位置時的雙基地合成孔徑雷達的空間同步方法。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，?SAR)具有全天時、全天候對地形地貌或地面目標進行高分辨率成像和精確定位的優異性能。然而，由于單基地SAR的發射平臺和接收平臺共用同一載體，其隱蔽性較差，容易受到敵方偵察并實施干擾。雙基地合成孔徑雷達(Bistatic?Synthetic?Aperture?Radar，BiSAR)的發射平臺和接收平臺安置在不同的載體上，其相比于單基地SAR，能夠獲取更豐富的目標信息和更遠的作用距離。同時，由于接收平臺處于無源接收狀態，所以其抗干擾性能和安全性能也有很大提升。BiSAR所具有的諸多優異性能，使得其已成為近年來各國互相角逐的研究熱點。

BiSAR由于采用了收、發分置的策略，所以必須配合相應的同步技術才能使其優異的性能得到發揮。也就是說，同步技術是BiSAR進行后端信號處理的前提。BiSAR的同步技術主要包括3個方面：空間同步、時間同步和頻率/相位同步。這3大同步必須同時實現，缺一不可，其任何一方面的缺失都會導致嚴重的后果，甚至使BiSAR系統癱瘓。

BiSAR空間同步技術是指，在收、發分置的系統中，實時并有效地控制發射平臺和接收平臺的天線指向，使發射波束和接收波束同時照射到同一目標空間，以確保接收平臺能夠有效的接收到目標回波，即目標區域回波具有足夠高的信噪比。在公布號為CN102967851A、名稱為《一種雙基地SAR的空間同步方法》的專利文件中公開了一種基于已知目標的坐標位置時的空間同步方法，該方法利用載機(體)平臺的GPS空間坐標信息和姿態信息，按WGS-84坐標系、空間直角坐標系、地理坐標系、載體坐標系和雷達參考坐標系的順序進行坐標變換，獲取載機的天線指向控制參數，最后將天線指向參數傳遞給天線伺服系統，從而使得收發天線能夠有效地指向目標區域。這種方法的不足之處在于，在進行天線波束指向控制之前，必須獲取到點目標準確的WGS-84坐標參數(包括經度、緯度和高度)，且在該方法中，發射機和接收機采用同樣的坐標轉換算法，點目標的WGS-84坐標是其坐標轉換算法中不可缺少的輸入參數；而在實際運用中，雙基地SAR需對任意區域進行成像，而當這些區域準確的坐標位置參數是未知時該方法則無法處理；此外，該方法由于只有對具有確定坐標位置參數的點目標區域進行成像，其應用范圍嚴重受限，因而上述雙基地SAR的空間同步方法存在對目標的具體位置坐標要求準確，難以在實際中得到有效應用等弊病

發明內容

本發明的目的是為了克服背景技術空間同步方法中存在的問題，提出一種未知目標位置坐標的雙基地合成孔徑雷達的空間同步方法，該方法只需將發射機天線指向擬成像(定位)目標區域中心，接收機即會自動跟進，使接收機天線指向與發射機天線指向一致，且發射機與接收機將采用不同的處理方法(算法)，以減少雙基地合成孔徑雷達空間同步時對目標位置參數的要求，降低雙基地合成孔徑雷達空間同步對點目標位置坐標參數的依賴性，達到有效提高雙基地SAR空間同步的效率，實現對目標準確的位置坐標未知時的空間同步以及實現可廣泛實際應用等目的。

為方便后續對雙基地SAR空間同步方法進行描述，現對以下術語明確其定義：

1.地球坐標系：該坐標系原點在地心，z_e軸沿地球自轉軸的方向，x_e、y_e軸在赤道平面內，其中x_e軸與零度子午線相交，如圖1所示。

2.地理坐標系：該坐標系原點位于載體質心，其中z_g坐標軸沿當地地理垂線的方向，另外兩個軸在載體所在的水平面內分別沿當地緯線(x_g軸)和經線(y_g軸)的切線方向，也叫做東北天(ENU)直角坐標系。如圖1中MENU坐標所示，圖中M為地面上一點，角λ表示點M的經度，角L表示點M的緯度。