[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

本發明涉及一種通用的SAR衛星方位模糊度性能精確分析方法，該方法通過沿方位向逐點計算成像點回波強度和模糊點回波強度，得到方位模糊度指標；通過尋找與成像點具有相同的斜距，多普勒頻率相差整數倍PRF的模糊點，解方程得到模糊點坐標；充分考慮精確的軌道模型、地球模型、衛星姿態、天線安裝位置和角度和天線電掃描角因素，得到成像點和模糊點在SAR衛星天線球面坐標系下的精確坐標；根據成像點在天線方向圖方位和距離向主剖面上分量，擬合得到成像點準確的天線增益；通過模糊強度比上成像點回波強度，得到方位模糊度指標。本發明為SAR衛星提供一種通用、準確的方位模糊度指標計算方法。

技術領域

本發明涉及一種高分辨率SAR衛星距離模糊度性能分析方法，該方法通過精確計算高分辨率SAR衛星距離模糊度指標，對高分辨率SAR衛星的系統設計結果進行檢驗和復核，特別是針對基于變重頻模式的高分辨率SAR衛星，屬于SAR衛星總體設計技術領域。

背景技術

距離模糊度是衡量星載合成孔徑雷達(SAR)系統性能的重要指標之一，它是測繪帶回波與相差整數個脈沖重復周期(PRT)的其他場景回波同時到達接收機，使測繪帶回波與模糊區回波混疊在一起，導致星載SAR圖像質量下降的一種現象。在星載SAR系統設計時，可以通過降低脈沖重復頻率(PRF)，壓低天線方向圖旁瓣等手段緩解，一般距離模糊度低于-20dB，對圖像質量的影響可以接受。準確評估距離模糊度性能指標，有利于精確預測星載SAR系統所能獲得的圖像質量，對優化星載SAR系統設計具有重要意義。

傳統的距離模糊度計算方法未考慮天線方向圖的時變特性，僅在特定方位時刻進行計算，且僅在距離向天線方向圖主剖面上進行，未考慮成像點和模糊點在三維天線方向圖中準確位置，不能得到準確的天線增益。傳統的距離模糊度計算方法在計算正側視條帶模式星載SAR距離模糊度指標時是可用的，引入的誤差可以忽略。但隨著新的星載SAR工作模式大量出現，如聚束模式、掃描模式和斜視模式等，天線方向圖的距離方位耦合影響不能忽略。特別是對于通過變重頻方式實現的高分辨率或寬測繪帶星載SAR新工作模式，成像過程中脈沖重復周期是時變的，不同方位時刻對應不同的模糊位置，傳統方法不能用于計算這些模式的距離模糊度指標。

Curlander等在《Synthetic Aperture Radar：System and Signal Processing》一書中，提出將數據記錄窗內所有時間間隔的模糊信號和有用信號累加，得到總的模糊強度和有用信號強度，二者相比得到距離模糊度指標。該方法在計算信號強度時考慮了天線增益、斜距、入射角和地物散射特性的影響。但該方法僅在距離向主剖面方向圖上進行，未考慮模糊點偏離距離向主剖面時，如何得到準確的天線增益，不適用于高分辨率或斜視模式星載SAR。此外，該方法未考慮系統PRF變化的影響，不適用于新的變重頻工作模式。張永軍等在《電子與信息學報》上發表了《合成孔徑雷達模糊度分析》一文，給出距離模糊度的準確表達式，其中顯示需要沿方位向累積不同時刻的距離模糊強度和有用信號強度，但同樣未給出天線增益的準確計算方法和PRF變化情況下距離模糊度計算方法，不適用于高分辨率、斜視和變重頻等星載SAR工作模式。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：克服現有技術的不足，提出一種高分辨率SAR衛星距離模糊度性能分析方法，該方法通過沿方位向逐點計算成像點回波信號強度和模糊點回波信號強度，得到距離模糊度指標；通過尋找與成像點具有相同的多普勒頻率，回波延遲時間與成像點回波延遲時間之差等于成像信號發射時刻前后整數個脈沖重復周期之和的模糊點，解方程得到距離模糊點坐標，以此適應時變的脈沖重復頻率，得到變重頻模式星載SAR成像點的準確距離模糊位置；充分考慮精確的軌道模型、地球模型、衛星姿態、雷達天線安裝位置和角度、雷達天線電掃描角等因素，得到成像點和模糊點在SAR衛星天線球面坐標系下的精確坐標；根據成像點在天線方向圖方位和距離向主剖面上分量，擬合得到成像點準確的天線增益；通過模糊回波強度比上成像點回波強度，得到方位模糊度指標。本發明為SAR衛星提供一種通用、準確的距離模糊度性能分析方法。