專利名稱：一種雙基地前視合成孔徑雷達測繪帶范圍計算方法
技術領域：
本發(fā)明屬于雷達信號處理處理技術領域，尤其涉及雙基地前視合成孔徑雷達 (SAR, Synthetic Aperture Radar)的測繪帶范圍計算方法。
背景技術：
與光學傳感器相比，合成孔徑雷達具有穿透性強，能全天時、全天候工作的獨特優(yōu) 點，目前已得到廣泛的應用。雙基地SAR是一種新的雷達體制，系統(tǒng)發(fā)射站和接收站分置于 不同平臺上，收發(fā)分置的特點使其具備了許多突出的優(yōu)點和特點，如獲取目標信息豐富、作 用距離遠、安全性好、抗干擾能力強等。雙基地前視SAR是指收發(fā)波束共同指向運動接收站前方地面的雙基地SAR系統(tǒng)。 由于收發(fā)分置，發(fā)射站可為接收站提供方位向合成孔徑，形成方位向高分辨，通過發(fā)射大帶 寬信號形成距離向高分辨，因此雙基地前視SAR可以實現(xiàn)接收站前視高分辨成像。雙基地 前視SAR可以克服傳統(tǒng)SAR技術不能實現(xiàn)飛行器正前方高分辨雷達成像的缺陷，使編隊 飛行的飛機具備前視成像的能力，從而可以應用于飛行器前視對地觀測、自主導航、自主著 陸、物資空投等領域。測繪帶范圍是雷達成像和對地觀測領域一個重要的概念和系統(tǒng)指標，也被稱為輻 照寬度和掃描寬度，它決定系統(tǒng)在地面的可成像區(qū)域范圍。目前針對單基地SAR和雙基地 側視SAR，測繪帶范圍通常采用系統(tǒng)模糊理論來確定，可見文獻“保錚，邢夢道，王彤，《雷達 成像技術》，電子工業(yè)出版社,2006年”、“John C. Curlander, Robert N. Mcdonough,《合成孔 徑雷達-系統(tǒng)與信號處理》，電子工業(yè)出版社，2006年”，即測繪帶內的信號在距離和方位兩 個方向上都不存在模糊，從而由系統(tǒng)脈沖重復頻率限制可以得到系統(tǒng)測繪帶范圍。但是在 雙基地前視SAR中，接收波束指向接收站運動的正前方，該區(qū)域內的目標并不都具有成像 能力。所以不能只由模糊理論來確定雙基地前視SAR的測繪帶范圍。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的方法在確定雙基地前視SAR的測繪帶范圍時存 在的問題，提出了一種雙基地前視合成孔徑雷達測繪帶范圍計算方法。為了方便描述本發(fā)明的內容，首先對以下術語進行解釋術語1 合成孔徑雷達(SAR)合成孔徑雷達通常安裝在空間中運動平臺上，在距離向通過發(fā)射大時寬帶寬積信 號獲取高的分辨率，在方位向通過雷達向前運動，產生一個等效的長陣列天線，達到波束銳 化的目的，從而提高方位向的角度分辨率。術語2 雙基地 SAR(Bistatic SAR)雙基地SAR是指系統(tǒng)發(fā)射站和接收站分置于不同平臺上的SAR系統(tǒng)，其中至少有 一個平臺為運動平臺，在概念上屬于雙基地雷達。術語3 雙基地前視 SAR(Forward-looking bistatic SAR)
雙基地前視SAR是指收發(fā)波束共同指向運動接收站前方地面的雙基地SAR系統(tǒng)。 由于收發(fā)分置，雙基地SAR可以克服傳統(tǒng)SAR技術不能實現(xiàn)飛行器正前方高分辨雷達成像 的缺陷，使編隊飛行的飛機具備前視成像的能力，從而可以應用于飛行器前視對地觀測、自 主導航、自主著陸、物資空投等領域。術語4 雙基地SAR梯度分辨率理論梯度分辨率理論用來研究分析合成孔徑雷達的分辨能力，系統(tǒng)時延的梯度決定距 離分辨率，多普勒頻率的梯度決定方位分辨率。術語5:SAR模糊理論在SAR成像技術中，較低的脈沖重復頻率(PRF，Pulse RepetitionFrequency)會 導致方位向頻譜的混疊，產生方位模糊，使方位向的模糊電平提高。較高的PRF將減小脈沖 間的持續(xù)時間，在時間上使接收脈沖間產生交疊，產生距離模糊。所以，PRF需要同時考慮 方位和距離模糊的限制。術語6:測繪帶測繪帶是覆蓋在地面上與平臺運動方向平行的一條帶狀區(qū)域，決定系統(tǒng)在地面的 可成像區(qū)域范圍。傳統(tǒng)單基地SAR中，測繪帶與距離向垂直，測繪帶范圍由天線波束距離向 在地面上的散布寬度決定。在系統(tǒng)設計時，為了避免距離模糊，測繪帶受PRF的大小限制。本發(fā)明的一種雙基地前視合成孔徑雷達測繪帶范圍計算方法，具體包括如下步 驟Si.初始化系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)坐標系以成像中心目標點為坐標原點，平臺沿y軸運 動，X軸為切航跡方向，Z軸為垂直地面方向，初始化系統(tǒng)參數(shù)包括發(fā)射站零時刻位置，記 為(Xot，y0T, ζοτ)；接收站零時刻位置，記為(0，y0E, z0E)；系統(tǒng)載頻，記為& ；波長，記為入； 發(fā)射信號帶寬，記為^ ；平臺運動速度，記為V;快時間變量，記為τ ；慢時間變量，記為s; 發(fā)射站天線斜視角，記為θ sT ；接收站天線下視角，記為θ dR;發(fā)射站天線俯仰角為φΤ;發(fā) 射站中心斜距，記為rOT ；接收站中心斜距，記為Ak ；脈沖重復頻率，記為PRF ；脈寬，記為 ；； 距離分辨率，記為P ^方位分辨率，記為Pa;合成孔徑時間，記為Ts;則發(fā)射站距離歷史為 Rt(^) = ψοτ + V2S2 -2r0TVssin0sT ；接收站距離歷史為= ψ02κ +V2S2 -2rORVscos0亞； 雙基地前視SAR系統(tǒng)距離歷史為Rbi (s) = Rt(s)+Re(S)；S2.采用梯度理論計算成像區(qū)域χ軸上各點的分辨率方向，用分辨率與χ軸的夾角 的正切值來衡量分辨率方向，得到X軸上任意目標點P (X，0)的分辨率方向，結果如下距離分辨率方向為
權利要求
1. 一種雙基地前視合成孔徑雷達測繪帶范圍計算方法，具體包括如下步驟S1.初始化系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)坐標系以成像中心目標點為坐標原點，平臺沿y軸運動， χ軸為切航跡方向，ζ軸為垂直地面方向，初始化系統(tǒng)參數(shù)包括發(fā)射站零時刻位置，記為 (xQT，yOT，ζοτ)；接收站零時刻位置，記為(0，y0E, z0E)；系統(tǒng)載頻，記為& ；波長，記為λ ；發(fā) 射信號帶寬，記為民；平臺運動速度，記為V;快時間變量，記為τ ；慢時間變量，記為s;發(fā) 射站天線斜視角，記為θ sT ；接收站天線下視角，記為θ dR;發(fā)射站天線俯仰角為φΤ;發(fā)射 站中心斜距，記為rOT ；接收站中心斜距，記為Ak ；脈沖重復頻率，記為PRF ；脈寬，記為 ；； 距離分辨率，記為P ^方位分辨率，記為Pa;合成孔徑時間，記為Ts;則發(fā)射站距離歷史為 Rt(^) = ψοτ + V2S2 -2r0TVssin0sT ；接收站距離歷史為= ψ02κ +V2S2 -2rORVscos0亞； 雙基地前視SAR系統(tǒng)距離歷史為Rbi (s) =Rt (s)+Rk (s)；S2.采用梯度理論計算成像區(qū)域χ軸上各點的分辨率方向，用分辨率與χ軸的夾角的正 切值來衡量分辨率方向，得到χ軸上任意目標點P (x，0)的分辨率方向，結果如下距離備率方向為徹
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙基地前視合成孔徑雷達測繪帶范圍計算方法。本發(fā)明根據(jù)雙基地前視SAR分辨率理論，確定雙基地前視SAR前視區(qū)域內可成像與不可成像的界限，同時采用模糊理論，結合雙基地前視SAR波束照射的特殊性，計算系統(tǒng)不模糊條件下的成像測繪帶范圍，比較分辨率理論和模糊理論得到的測繪帶范圍計算結果，取二者的交集，即可得到雙基地前視SAR的測繪帶范圍。本發(fā)明的方法不但考慮了SAR成像中對測繪帶寬度的模糊限制，還考慮了雙基地前視SAR接收波束前視的特殊性。本發(fā)明的方法可以應用于高分辨率對地觀測、自主導航等領域，用于雙基地前視SAR系統(tǒng)的設計和幾何結構的配置。
文檔編號G01S13/90GK102135612SQ20101061117
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者孔令講, 張曉玲, 李文超, 楊建宇, 楊曉波, 楊海光, 武俊杰, 黃鈺林 申請人:電子科技大學