[發明專利]一種高分辨率SAR衛星距離模糊度性能分析方法

有效

• 申請號: 201610932111.5
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106526553B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 張慶君;韓曉磊;劉杰;任校志;張潤寧
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/90
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種通用的SAR衛星方位模糊度性能精確分析方法，其特征在于步驟如下：

(1)根據待分析成像點坐標和瞬時時刻的SAR衛星位置和速度，進行精確地矢量計算，得到瞬時時刻成像點回波的瞬時多普勒頻率；

(2)根據瞬時時刻SAR衛星位置、速度、姿態、波束掃描角和已知的地面處理系統方位向處理帶寬，進行瞬時時刻波束覆蓋范圍內所有點回波信號的多普勒頻率變化范圍計算，得到瞬時時刻有用回波信號的帶寬范圍；

(3)根據步驟(1)計算得到的瞬時多普勒頻率，并在步驟(2)計算得到的有用回波信號的帶寬范圍內，判斷成像點回波是否在有用回波信號的帶寬范圍內，如果成像點回波不在有用回波信號的帶寬范圍內，說明該時刻成像點回波信號將在信號處理中去除掉，回波信號強度和模糊強度不包含在最終的圖像中，不對該時刻的成像點回波進行處理；如果成像點回波在有用回波信號的帶寬范圍內，繼續向下執行步驟(4)；

(4)根據瞬時時刻精確的軌道模型、地球模型、衛星姿態、天線安裝位置和角度和雷達天線電掃描角，進行坐標變換，得到瞬時時刻成像點在天線球面坐標系下的位置坐標；

(5)根據步驟(4)計算得到的瞬時時刻成像點在天線球面坐標系下的坐標，進行成像點在SAR衛星天線方位向和距離向主剖面上的離軸角和增益計算，得到瞬時時刻成像點的三維天線方向圖增益；

(6)根據步驟(5)計算得到的瞬時時刻成像點的三維天線方向圖增益，進行回波信號強度計算，得到瞬時時刻成像點回波信號強度，結果將在步驟(14)累加到所有時刻總的成像點回波信號強度中；

(7)根據待分析的成像點坐標和瞬時時刻衛星的位置坐標，計算瞬時時刻SAR衛星到成像點的斜距，得到瞬時斜距R_i；

(8)根據步驟(1)計算得到的瞬時時刻成像點回波的瞬時多普勒頻率、雷達系統脈沖重復頻率和模糊數n，n為1到10之間整數，進行瞬時時刻模糊數為n的模糊多普勒頻率計算，得到該模糊多普勒頻率；

(9)根據模糊數為n的方位模糊點位置、步驟(7)得到的瞬時斜距R_i、模糊數為n的方位模糊點回波信號多普勒頻率和成像點回波信號多普勒頻率，構成三元方程組，進行方程組求解，得到模糊數為n的方位模糊點在地球慣性系下的坐標；

(10)根據瞬時時刻精確的軌道模型、地球模型、衛星姿態、天線安裝位置和角度和天線電掃描角，進行坐標變換，得到瞬時時刻模糊數為n的方位模糊點在天線球面坐標系下的位置坐標；

(11)根據將步驟(10)計算得到瞬時時刻模糊數為n的方位模糊點在天線球面坐標系下的位置坐標，進行方位模糊點對應的方位向和距離向主剖面增益計算，得到瞬時時刻模糊數為n的方位模糊點對應的準確三維天線方向圖增益；

(12)根據步驟(11)計算得到瞬時時刻模糊數為n的方位模糊點對應的準確三維天線方向圖增益，計算模糊點回波信號強度，得到瞬時時刻模糊數為n的方位模糊點回波信號強度；

(13)重復步驟(8)-步驟(12)，計算除之前所涉及的瞬時時刻模糊數為n的方位模糊點外的其他模糊點回波信號強度，得到瞬時時刻所有模糊點回波信號強度，從而最終累加得到瞬時時刻總的模糊信號強度；

(14)重復步驟(1)-步驟(13)，計算除之前所涉及的瞬時時刻的其他時間點的成像點回波信號強度和模糊信號強度，最后累加得到所有時刻總的成像點回波信號強度和模糊信號強度；

(15)根據步驟(14)計算得到的所有時刻總的成像點回波信號強度和模糊信號強度，計算模糊度指標，得到最終成像點的方位模糊度指標。

2.根據權利要求1所述的通用的SAR衛星方位模糊度性能精確分析方法，其特征在于：所述方法還包括(16)，即利用步驟(15)計算得到的方位模糊度指標，對SAR衛星的系統設計結果進行檢驗和復核，進一步優化系統設計方案。

3.根據權利要求1或2所述的通用的SAR衛星方位模糊度性能精確分析方法，其特征在于：所述步驟(1)中瞬時時刻成像點回波的瞬時多普勒頻率f_ds計算為：

其中為瞬時時刻地球慣性系下衛星位置矢量，為瞬時時刻地球慣性系下衛星速度矢量，為瞬時時刻地球慣性系下成像點位置矢量，為瞬時時刻地球慣性系下成像點速度矢量，R_st為瞬時時刻衛星到成像點距離，λ為雷達載波波長。