用于分布式雷达短时孔径合成的路径规划方法技术

本发明专利技术公开了一种用于分布式雷达短时孔径合成的路径规划方法，包括以下步骤：S1、建立分布式雷达的几何模型和回波模型；S2、建立分布式雷达的路径规划模型，建立优化目标；S3、采用基于贪婪思想的优化方法来求解优化目标。本发明专利技术通过分析分布式雷达飞行和成像模型中的约束关系，将最优路径规划问题建立为多约束条件下的多目标优化问题，并利用贪婪思想计算各点的目标函数，为分布式雷达的短时合成孔径选择了最优的飞行路径，有效地保证了分布式雷达短时高分辨成像的效果。

【技术实现步骤摘要】
用于分布式雷达短时孔径合成的路径规划方法
本专利技术属于分布式雷达探测与成像
，特别涉及一种用于分布式雷达短时孔径合成的路径规划方法。
技术介绍
聚束式合成孔径雷达通过在一定时间内连续照射固定的目标区域来获得高分辨成像结果。雷达成像系统具有较高的灵活性和可操作性，能够实现对环境资源和自然灾害的低成本监控。传统的单基合成孔径雷达通过平台的运动形成一个虚拟的大孔径，并将雷达回波处理后获得高分辨率的二维图像。虽然它能实现侧视和大斜前视的高分辨成像，但它在前视区域存在一定的盲区，进而限制了其应用范围。分布式雷达不但能够解决观测盲区的问题，还能拼接多个发射机的回波信号，实现对感兴趣的区域多视角、高分辨观测。目前，雷达成像领域很少有关于雷达平台飞行路径对成像影响的研究，大部分雷达平台路径规划问题研究都是针对光学拍摄和动态避障等需求的路径规划。在文献“KabambaPT,MeerkovSM,ZeitzFH,etal.OptimalPathPlanningforUnmannedCombatAerialVehiclestoDefeatRadarTr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于分布式雷达短时孔径合成的路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、建立分布式雷达的几何模型和回波模型；/nS2、建立分布式雷达的路径规划模型，建立优化目标；/nS3、采用基于贪婪思想的优化方法来求解优化目标。/n

【技术特征摘要】
1.用于分布式雷达短时孔径合成的路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、建立分布式雷达的几何模型和回波模型；
S2、建立分布式雷达的路径规划模型，建立优化目标；
S3、采用基于贪婪思想的优化方法来求解优化目标。


2.根据权利要求1所述的用于分布式雷达短时孔径合成的路径规划方法，其特征在于，所述步骤S1具体实现方法为：在观测区域里设定参考点O并将参考点O作为原点(0,0,0)建立球坐标系，发射机Tm的位置为接收机R的位置为场景里的目标点P位置为其中r、θ、分别表示辐射距离、波束俯仰角和波束方位角；发射机的具体飞行路径由本发明提出的路径规划方法得到；接收机向观测区域飞行，分布式雷达系统中各平台以合成孔径雷达的聚束工作模式采集数据；
发射机发射的线性调频信号为：



其中，rect(·)是矩形函数，τ、Tr、k、fc分别表示距离向时间变量、脉冲持续时间、调频斜率和时域中的载波频率；
经过解调后，回波的距离频域表达式如下：



其中，c,fτ,Ta分别表示光速、频域中的载波频率和合成孔径时间，表示目标点P的距离历史，Rtp(t)表示发射机发射信号到达目标点P的距离历史，Rrp(t)表示接收机从目标点P接收信号的距离历史；
将将参考点O的回波频域设定为参考函数：



其中，Ro(t)＝Rto(t)+Rro(t)是参考点O的距离历史，Rto(t)表示发射机发射信号到达参考点O的距离历史，Rro(t)表示接收机从参考点O接收信号的距离历史；
在经过匹配滤波和距离走动校正后，回波信号表示为：



通过远场近似，获得回波的波数域表达式为：
SB(fτ,t)＝A·exp[j·(xpkx(t)+ypky(t))]
其中，A表示信号的幅度，xp,yp分别为目标点P在空间直角坐标系中的横纵坐标，kx(t)、ky(t)分别表示决定分布式雷达空间谱分布的波数域变量；




分别表示发射机和接收机相对于参考点的方位角；
最后，进行二维傅里叶逆变换即可实现成像：
g(x,y)＝IFT{G[(kx(t),ky(t)]}
通过上述的建模和分析发现分布在波数域中的空间谱决定了目标点的分辨率，空间谱只跟信号频率和发射机运动过程中方位角的变化范围有关；为了得到更高的分辨率等效于在一定时间内合成尽可能大的孔径来获得最大的方位角变化。


3.根据权利要求1所述的用于分布式雷达短时孔径合成的路径规划方法，其特征在于，所述步骤S2具体实现方法为：假设两架发射机具有相同的速度，在空间中不同的点开始探测；在一定时间内，两架发射机能够运动相同的距离d；因此，两个发射机能够到达的区域是一个以起点为中心，半径为d的圆；通过分析几何关系，当雷达波束视线相切于圆时，能够获得最大的方位角变化；两个发射机规定路径的起始位置设定在A和B，理论终点分别设定在切点A'和B'，所以||AA'||＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建宇，黄钰林，徐帆云，张寅，朱俊宇，杨海光，张永超，霍伟博，张永伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51