[發明專利]一種機動平臺雙基前視SAR軌跡設計方法

有效

• 申請號: 202111541173.0
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114236543B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 孫稚超;孫華瑞;安洪陽;陳天夫;任航;武俊杰;楊建宇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開了一種機動平臺雙基前視SAR軌跡設計方法，本發明的方法利用GEO?SAR作為照射源，高速機動平臺作為接收站實現前視成像，綜合考慮平臺飛行性能和成像性能，對實際情況進行建模，確立合適的優化函數和約束條件，將軌跡設計問題建模為多約束的雙目標優化問題，然后將狀態變量和控制變量離散化，并采用多目標差分進化算法求解優化問題，從而實現了高速機動平臺雙基前視SAR軌跡設計，可以計算出一條滿足成像指標且能準確的抵達目標降落點的飛行路徑，實現高速運動平臺前視成像性能優化。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，涉及基于GEO-SAR衛星照射的機動平臺雙基前視SAR軌跡設計的方法。

背景技術

合成孔徑雷達(SAR)是一種全天時、全天候的高分辨成像系統，通過發射大時寬大帶寬的線性調頻(LFM)信號，對回波信號的距離向進行匹配濾波，得到脈沖壓縮信號，從而獲得距離向高分辨率，利用合成孔徑技術實現方位向的高分辨率，其成像質量不受天氣條件(云層、光照)等影響，具有對遠距離目標進行檢測和定位的特點。SAR典型的應用領域包括災害監測、資源勘探、地質測繪等。

相對于單基SAR，雙基SAR有以下優勢：1.隱蔽性好，雙基SAR收發分置，接收平臺不發射信號，因此不容易被探測；2.能夠從不同角度探測目標，傳統單基雷達只能獲取目標的后向散射特性。而使用雙基構型，可以前視、側視、后視等多角度對目標進行探測。尤其是對隱身目標的探測能力大大增強；3.系統靈活，收發平臺之間可以根據需要任意配置，而且相互獨立。

地球同步軌道合成孔徑雷達(GEO-SAR)為地球同步軌道合成孔徑雷達衛星，運行在具有一定傾角的地球同步軌道上，運行周期與地球自轉周期相同。具有更大的測繪帶寬和更短的重訪周期，使得能夠廣泛的運用于災害監視，大地構造成像。雙基GEO-SAR還可以通過調整接收機的飛行參數方便和高效的提高成像性能。

近來關于雙基SAR的研究不斷升溫，其中在成像算法，同步方法和實驗方面取得不錯的進展。文獻“孟自強,李亞超,汪宗福,武春風,邢孟道,保錚.彈載雙基前視SAR俯沖段彈道設計方法[J].系統工程與電子技術,2015,37(04):768-774”提出了一種彈載雙基前視SAR運動軌跡設計方法，然而該方法只考慮對發射機進行彈道設計同時該設計方法對成像性能的分析主要考慮距離向分辨率，對其它指標如信噪比和分辨率夾角沒有進行分析；文獻“Resolution calculation andnalysis in bistatic SAR with geostationaryilluminator,”IEEE Geosci.Remote Sens.Lett.,vol.10,no.1,pp.194–198,Jan 2013”在考慮橢球表面和大的等效角情況下對空間分辨率進行了分析，但是空間分辨率的分析方法和空間分辨率的特性不能夠直接運用到非零傾角的GEO雙基SAR中。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明提出了一種機動平臺雙基前視SAR軌跡設計方法。

本發明的技術方案為：一種機動平臺雙基前視SAR軌跡設計方法，具體包括如下步驟：

步驟S1.飛行軌跡建模，

為了更方便的對高速運動平臺飛行路徑進行規劃，將飛行軌跡按時間平均分為N段，每一段的時間為t，高速運動平臺的加速度在地面坐標系中記為分別代表x軸，y軸，z軸三個方向的加速度，假設同一段飛行軌跡中，高速運動平臺沿三個方向的加速度都是恒定不變的，通過設計每段飛行軌跡的加速度，再對加速度進行積分，可以得到總的飛行軌跡。

步驟S2.建立優化函數，

根據任務目標，綜合選取控制能量、飛行時間、分辨單元面積、不能成像時間四個軌跡性能指標建立優化函數。

(1)控制能量：由于飛行平臺的體積限制，攜帶的燃料有限，因此，飛行軌跡的控制能量是描述軌跡性能的一個重要指標。

將控制能量的優化函數建立為：