[發明專利]一種高機動平臺SAR成像參數優化設計方法

有效

• 申請號: 202010963255.3
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112115642B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 郭媛;姚洪印;王婷婷;廖志強
• 申請（專利權）人: 四川航天燎原科技有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/12
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種高機動平臺SAR成像參數優化設計方法，其特征在于步驟如下：

(1)建立高機動平臺SAR成像工作幾何；

(2)在步驟(1)建立的高機動平臺SAR成像工作幾何下，建立高機動平臺SAR成像指標和成像參數之間的數學關系；

高機動平臺SAR成像指標包括：分辨率、幅寬、數據率、噪聲等價后向散射系數、模糊度；SAR成像參數包括：前斜視角、方位向過采樣系數、入射角、占空比；

模糊度與成像參數的優選約束關系：對于某個給定時刻，距離模糊信號主要來自如下距離：

R_i＝c(t+i/PRF)/2

式中i表示脈沖號i＝-n₁,-n₁+1,…,-1,1,2,…,n_h，i＝0為期望脈沖；n₁表示期望脈沖之后第n₁個脈沖，該脈沖恰好可經地面散射到達雷達天線，n_h表示與地球表面相切的脈沖號，c為光速，t為距離向快時間；PRF為脈沖重復頻率；

距離模糊度表示距離模糊的嚴重程度，SAR距離模糊度表示為：

式中，G_r為距離向天線雙程增益，σ⁰為目標的后向散射系數，θ_i(t+j/f_p)表示時延為t+j/f_p的目標點對應的入射角，α(t)表示時延為t的目標點對應的雷達下視角，a_j表示第j個模糊區，s表示測繪帶；

方位模糊度表示方位模糊的嚴重程度，SAR方位模糊度優選表示為：

式中，f_dc為多普勒中心頻率，f_d為多普勒頻率，G_a²(f_d)為多普勒能量譜，它等效于方位向天線的雙程方向圖，B_p為方位向成像處理器帶寬；

(3)從步驟(2)建立的高機動平臺SAR成像指標和成像參數之間的數學關系中，確定優化變量和代價函數，從而建立高機動平臺SAR成像參數優化設計目標函數；

(4)建立基于改進遺傳算法的優化數學模型，對步驟(3)建立的高機動平臺SAR成像參數優化設計目標函數進行參數求解；

在種群進化全過程采用遞減的變異率，進化初期變異率較高，之后隨代數遞減，在進化后期保持較低變異率，同時在種群內部，針對每一個種群個體的適應度，在整體變異率的基礎上對每一個個體的變異率進行調整，使得適應度較高的個體變異率較小，適應度低的個體變異率較大；改進后的變異概率p優選為：

其中，k₁、k₂為調節因子，k₁∈(0.5,1)、k₂∈(0,0.5)；f_max、f_min、f_avg依次為種群中個體適應度最大值、最小值、平均值；f為種群中待變異個體的適應度值；max_gen為設定的最大進化代數；i＝1，2，…，max_gen。

2.根據權利要求1所述的一種高機動平臺SAR成像參數優化設計方法，其特征在于：所述步驟(1)中高機動平臺SAR工作幾何定義在地面局部坐標系下，坐標系原點o為平臺在地面的投影點，o點所在地球的表切面為xoy平面，z軸垂直于xoy平面指向地球表面外法線方向，y軸為平臺運動速度在xoy平面的投影方向，o-xyz為右手直角坐標系。

3.根據權利要求1所述的一種高機動平臺SAR成像參數優化設計方法，其特征在于：步驟(3)確定的優化變量，為成像參數中前斜視角、方位向過采樣系數、入射角和占空比；確定的代價函數為圖像質量，圖像質量的評價指標包括分辨率、噪聲等價后向散射系數、占空比。

4.根據權利要求1所述的一種高機動平臺SAR成像參數優化設計方法，其特征在于：步驟(4)建立基于改進遺傳算法的優化數學模型，具體為：(4a)生成初始化種群(4b)建立優化數學模型(4c)計算種群個體適應度(4d)判斷遺傳終止條件；若滿足，輸出最優解；若不滿足，進行選擇、交叉、變異操作優化種群，重新進入步驟(4a)。