[發明專利]一種SAR衛星非沿跡曲線成像方法

在審

• 申請號: 202210539371.1
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN115184929A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 王巖;丁澤剛;王軒;陳軻;曾濤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京理工大學重慶創新中心
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.一種SAR衛星非沿跡曲線成像方法，其特征在于，包括：

步驟一、根據輸入的觀測目標點或觀測場景走向，生成波束腳印；

步驟二、根據所述波束腳印，選擇出合適的衛星軌道觀測弧段；

步驟三、基于觀測分辨率需求、衛星軌道觀測弧段軌道參數及衛星平臺能力，得到衛星觀測構型、衛星的開、關機時間以及姿態控制指令；

步驟四、基于衛星觀測構型下波束中心斜距時變關系，進行SAR雷達的波位設計；

步驟五、基于衛星軌道觀測弧段，控制衛星執行姿態控制指令，根據波位設計，控制SAR雷達發射信號；在衛星開、關機時間范圍內，對接收到的回波信號進行成像處理，得到成像結果。

2.如權利要求1所述的一種SAR衛星非沿跡曲線成像方法，其特征在于，所述步驟二包括：

步驟21、推演衛星軌道；

步驟22、基于衛星軌道，計算可以觀測到非沿跡曲線波束腳印的所有軌道觀測弧段，以及每個軌道觀測弧段對應的下視角變化范圍；

步驟23、基于衛星軌道高度、衛星波束寬度與觀測幅寬，計算得到波束最近端與最遠端對應的下視角范圍，將其設為第一可觀測范圍閾值TH1；將衛星可觀測下視角范圍作為第二可觀測范圍閾值TH2，篩選步驟22中下視角變化范圍在第一可觀測范圍閾值TH1和第二可觀測范圍閾值TH2范圍內的軌道觀測弧段。

3.如權利要求1或2所述的一種SAR衛星非沿跡曲線成像方法，其特征在于，所述步驟三中，建立衛星觀測構型的方法包括：

假設波束腳印中心上某一位置存在目標P，波束在地表的投影在目標P處沿波束腳印中心移動速度V_g方向上的截距為l_res；

定義SAR衛星相對于目標P的斜距歷程為R_p，則目標在波束照射中心時刻的多普勒調頻率為K_a為:

其中，λ為SAR衛星工作頻率對應的波長，t為方位時間，t_c為波束照射中心時刻；

得到方位分辨率ρ_a與多普勒調頻率為K_a之間的關系為：

其中，l_res為衛星速度，H為軌道高度，R_E為地球半徑；

以相同間隔在波束腳印中心上取多個位置點，基于衛星軌道與波束腳印的幾何關系，得到波束腳印中心不同位置點的波束在地表投影沿V_g方向上的截距l_res；基于公式(1)計算波束腳印中心不同位置在波束照射中心時刻的多普勒調頻率K_a；輸入觀測任務的所需的方位分辨率ρ_a，基于公式(2)計算波束腳印中心不同位置點處地表波束腳印中心移動速度V_g的大小；基于相鄰位置點的間隔、地表波束腳印中心移動速度V_g以及中心觀測時刻T₀，計算得到波束腳印中心位置的移動與時間的對應關系，即SAR雷達的波束指向隨時間變化關系，從而確定非沿跡曲線的衛星觀測構型。

4.如權利要求1或2所述的一種SAR衛星非沿跡曲線成像方法，其特征在于，所述步驟四中的波位設計方法包括：

在以脈沖重復頻率為橫軸、波束中心斜距為縱軸的二維平面上確定星下點回波遮擋區域和發射脈沖遮擋區域，找到避開星下點回波遮擋區域和發射脈沖遮擋區域的區域，確定該區域的脈沖重復頻率范圍，在該范圍內進行波位設計。

5.如權利要求1或2所述的一種SAR衛星非沿跡曲線成像方法，其特征在于，所述步驟一中，若輸入為觀測目標點，則以SAR在一個觀測任務中可以照射到最多目標點為原則，對目標點進行選取。

6.如權利要求1或2所述的一種SAR衛星非沿跡曲線成像方法，其特征在于，所述步驟一中，若輸入為觀測場景，則在場景走向中心線上沿場景走向以設定間隔設置目標點。

7.如權利要求1或2所述的一種SAR衛星非沿跡曲線成像方法，其特征在于，根據非沿跡曲線觀測構型中波束腳印中心的起始點與終止點對應的時刻，得到對應的衛星開機時刻T₁與關機時刻T₂。