[發(fā)明專利]一種高機動平臺SAR成像參數(shù)優(yōu)化設計方法

有效

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• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112115642B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)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

本發(fā)明給出了一種高機動平臺SAR成像參數(shù)優(yōu)化設計方法，利用該方法能夠解決高機動平臺SAR在確定軌跡和多個成像指標非線性約束條件下的實時參數(shù)設計問題。步驟如下：首先，建立高機動平臺SAR成像工作幾何；然后以前斜視角、方位向過采樣系數(shù)、入射角和占空比為優(yōu)化變量，以圖像質(zhì)量最優(yōu)為代價函數(shù)，建立目標函數(shù)；最后，通過建立優(yōu)化數(shù)學模型進行參數(shù)求解。本發(fā)明突出的優(yōu)點是：能夠在滿足SAR成像指標要求的前提下，快速獲取使圖像性能最優(yōu)的成像參數(shù)，為高機動平臺SAR成像的實時參數(shù)設計提供了保證。

技術領域

本發(fā)明涉及一種高機動平臺SAR成像參數(shù)優(yōu)化設計方法，主要應用于相控陣SAR成像參數(shù)設計領域。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar,SAR)作為一種高分辨微波成像雷達，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)目標的二維高分辨率成像，還具有全天時、全天候、多極化、抗干擾等優(yōu)點，具有很好的軍事應用前景。但是由于高機動平臺具有飛行速度快、機動性強、大斜視角工作和空間尺寸有限等特點，使得高機動SAR成像具備適應復雜工作環(huán)境的能力，同時也給成像設計和實時成像技術帶來了很大的壓力。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：1、高機動平臺SAR成像重頻高，回波數(shù)據(jù)量大，對成像實時處理帶來挑戰(zhàn)；2、平臺機動性強，要求高機動平臺SAR成像必須具備成像參數(shù)快速優(yōu)化設計的能力；3、成像指標與成像優(yōu)化設計參數(shù)間為多元非線性約束關系。需要設計快速穩(wěn)定尋優(yōu)算法滿足高機動平臺SAR成像參數(shù)優(yōu)化設計的時效性。

現(xiàn)有技術中，許多研究者提出通過調(diào)整高機動平臺航跡來優(yōu)化設計參數(shù)，也即要求航跡必須適應參數(shù)設計，對于大機動飛行的工作狀態(tài)，航跡調(diào)整比較困難，導致在確定航跡下難以實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化設計。還有部分研究者提出通過時序設計來得到成像參數(shù)。該類設計方法均是在前斜視角和脈寬確定的情況下進行設計的，并沒有綜合考慮成像約束條件，這就導致在硬件系統(tǒng)一定的情況，不能發(fā)揮SAR的最大威力。

文獻【郭媛,索志勇.彈載SAR系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設計方法[J].系統(tǒng)工程與電子技術，2020】，針對彈載平臺的SAR成像參數(shù)進行了優(yōu)化設計。其在設計時，主要考慮在彈載平臺俯沖段的使用。彈載平臺俯沖段飛行高度低，參數(shù)設計時，不需考慮距離模糊和方位模糊約束的限制。然而對于高機動平臺SAR，距離模糊和方位模糊在參數(shù)設計時必須進行考慮。而且文獻【郭媛,索志勇.彈載SAR系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設計方法[J].系統(tǒng)工程與電子技術，2020】中采用遺傳算法進行優(yōu)化數(shù)學模型求解，但并未給出明確的、具體的、完整的實現(xiàn)方法。傳統(tǒng)遺傳算法對種群所有個體采用相同的變異率且不隨種群代數(shù)變化，這樣使得如果采用較小變異率，會使得算法過快收斂，容易陷入局部最優(yōu)解，采用較大變異率又會導致算法收斂速度變慢，甚至不收斂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種高機動平臺SAR成像參數(shù)優(yōu)化設計方法。該方法考慮距離模糊和方位模糊約束的限制，適用于任意飛行軌跡，提出采用改進的遺傳算法避免不收斂和收斂太快易陷入局部最優(yōu)的情況，可完全在線進行SAR成像參數(shù)設計。利用該方法可解決確定軌跡和多個成像指標非線性約束條件下的成像參數(shù)優(yōu)化設計問題。該方法能夠在滿足成像指標要求的前提下，快速獲取使圖像性能最優(yōu)的成像參數(shù)，為高機動平臺SAR成像的實時參數(shù)設計提供了保證。

本發(fā)明采用的技術方案為：一種高機動平臺SAR成像參數(shù)優(yōu)化設計方法，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(shù)之間的數(shù)學關系；

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

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