双基地合成孔径雷达盲定位方法技术

本发明专利技术公开了一种双基合成孔径雷达盲定位方法，首先在回波域进行距离向脉冲压缩，使用一阶Keystone变换去除一阶距离走动，构造高阶距离徙动补偿因子进行高阶距离徙动校正，使相同点目标的能量集中在同一个距离门内；然后使用分数阶傅里叶变换估计强点目标的多普勒参数；最后建立定位方程，计算估计目标点理论多普勒参数，根据最小二乘准则进行约束，多次迭代获得收敛解，求解场景中心点的位置，再根据定位目标与场景中心点的相对位置关系确定目标的位置。相比于传统的定位方法，本发明专利技术的方法不依赖于载机平台的航姿信息，有效解决了实际飞行过程中惯导系统航姿信息误差较大下定位不准及航姿信息缺失情况下定位精度不高或者不能定位的问题。

【技术实现步骤摘要】
双基地合成孔径雷达盲定位方法
本专利技术属于雷达盲定位
，具体涉及双基合成孔径雷达在航姿信息误差较大或者缺失情况下多强点联合目标定位方法。
技术介绍
双基合成孔径雷达(SAR，SyntheticApertureRadar)由于收发平台分置，与单基SAR相比：获取目标能力更强；探测距离更远；观测场景更加灵活以及保密性抗干扰能力更强等等。而定位作为SAR中至关重要的环节之一，结合双基SAR的种种优势，对双基SAR目标定位的研究探索具有相当可观的实用价值。SAR在对地观测过程中，目标定位算法可以依赖于一些静态特征地标，然后对SAR图像进行调整，以实现目标定位；SAR体制中常见的定位模型是距离-多普勒(RD)定位模型，是由JOHNC.CURLANDER在20世纪80年代早期提出的，主要思想是构建目标-载机平台距离方程，多普勒方程以及地球模型，目标的位置由上述方程联立求解；随后有在RD定位模型基础上引入的DEM数据信息，使得RD定位方法的精度得以进一步提高；以及使用在导弹制导系统上的景象匹配方法也是在RD定位方法的基础上延拓的。上述提及的这些定位方法都过分依赖于航姿信息，而惯导系统在长时间飞行过程中累计误差也较大，因此难以满足高精度定位系统；而受限于定位方法，一旦缺失航姿信息，上述定位方法不能够实现定位。
技术实现思路
针对
技术介绍
存在的上述问题，本专利技术提出了一种双基地合成孔径雷达盲定位方法。本专利技术的技术方案是：一种双基地合成孔径雷达盲定位方法，具体包括如下步骤：S1.建立双基SAR目标定位模型，并完成模型参数初始化；在直角坐标系下，场景中心点坐标为O点(Xo,Yo,0)，两站之间沿着与Y轴平行的方向保持平飞，速度分别为VT，VR，发射站、接收站坐标分别为(XT,YT,ZT)，(XR,YR,ZR)，发射站在方位0时刻相对于场景中心点的俯仰角和方位角分别为βT，接收站在方位0时刻相对于场景中心点的俯仰角和方位角分别为βR；S2.获取SAR的点目标回波，假设发射站发射信号是线性调频信号(LFM)，则接收站从点目标P(x,y)接收到的回波信号解调后为：其中，rectr，recta分别是距离向和方位向的包络，η，τ分别是方位向时间和距离向时间，λ是波长，c是光速，Kr代表距离向LFM信号的调频率，Ta是方位向合成孔径时间，ηR是波束中心时刻，R(η；x,y)是双基距离历史；S3.对回波信号S(η,τ；x,y)进行距离徙动校正；S4.从完成距离徙动校正后的回波信号S3(ηm,τ；x,y)中选取强点目标进行分数阶傅里叶变换(FrFT)，估计相应目标点方位0时刻的多普勒频率和多普勒调频率S5.根据目标点双基距离和、方位零时刻多普勒频率、多普勒调频率建立定位方程并进行求解，得到目标点的实际位置坐标。进一步的，步骤S3的具体分步骤如下：S31.对回波信号S(η,τ；x,y)进行距离向傅里叶变换，得到距离频域-方位时域回波信号S1(η,fτ；x,y)，其中，fτ表示距离向频率；S32.对距离频域-方位时域回波信号S1(η,fτ；x,y)进行距离脉压，得到距离频域信号S2(η,fτ；x,y)，相位记为即：S33.对脉压后回波信号S2(η,fτ；x,y)进行一阶Keystone变换，去除一阶距离走动，变换关系如下：其中，ηm是经过Keystone变换后的新的方位时间，经过Keystone变换后信号相位记为S34.对去除一阶距离走动后的信号相位构造高阶距离徙动补偿因子进行相位补偿，从而实现高阶距离徙动校正，其中，B'，C'分别是距离历史R(η；x,y)的二阶和三阶泰勒展开系数；S35.对去除高阶距离徙动的回波信号进行距离向逆傅里叶变换，得到距离时域-方位时域的回波信号S3(ηm,τ；x,y)，此时相同点目标的能量集中在同一个距离门内；进一步的，步骤S5的具体分步骤如下：S51.使用时频估计方法从回波中估计得到目标的波束中心时刻ηn，并计算该目标相对于参考点O点的方位向距离差为Δy＝VR(ηn-η0)，其中，η0为方位0时刻；S52.根据S51中计算的目标点方位向距离Δy，结合方位零时刻双基距离和R(0；x,y)，计算目标点相对于场景中心点O的x方向坐标差Δx，即Δx＝F[R(0；x,y),Δy]，其中，F表示(Δx,Δy)与R(0；x,y)之间的非线性映射关系；S53.结合S52和S51中求解的目标点相对于场景中心点O的坐标差Δx、Δy，建立定位方程：其中，|·|表示向量求模运算，VR＝(0,VR,0)，VT＝(0,VT,0)，XR、YR、XT、YT可以使用变量进行表述：且场景内任一目标点坐标(x,y)可以使用场景中心点(Xo,Yo)表示：其中，RR(θR,x,y)，RT(θT,x,y)分别表示接收站、发射站相对于目标(x,y)的距离，R(θ,x,y)为发射站与接收站到目标点的距离和，fdc(θ,x,y)，fdr(θ,x,y)表示方位0时刻接收站和发射站相对于目标点的多普勒频率、多普勒调频率；S54.采用差分进化算法求解上述定位方程，得到未知参量的最优解联合步骤S51、S52，求解得到目标点的实际位置坐标。本专利技术的有益效果：本专利技术采用多强点联合以及构建地距网格进行匹配的思想，首先在回波域进行距离向脉冲压缩，使用一阶Keystone变换去除一阶距离走动，构造高阶距离徙动补偿因子进行高阶距离徙动校正，使相同点目标的能量集中在同一个距离门内；然后使用分数阶傅里叶变换估计强点目标的多普勒参数；最后建立定位方程，计算估计目标点理论多普勒参数，根据最小二乘准则进行约束，多次迭代获得收敛解，求解场景中心点的位置，再根据定位目标与场景中心点的相对位置关系确定目标的位置。相比于传统的SAR定位方法，本专利技术的方法不依赖于载机平台的航姿信息，有效解决了实际飞行过程中惯导系统航姿信息误差较大下定位不准及航姿信息缺失情况下定位精度不高或者不能定位的问题。附图说明图1是本专利技术提供的一种双基SAR目标盲定位的流程框图。图2是本专利技术具体实时例采用的双基SAR几何结构图。图3是本专利技术具体实施例采用的定位目标点。图4是经过S4步骤后无距离徙动的二维时域回波信号图。图5是S5步骤估计强点目标的多普勒参数图。图6是经过S6步骤各参数变量的迭代求解曲线图。具体实施方式本专利技术双基SAR盲定位的流程示意图如图1所示，主要包含五个部分，依次为：A.建立双基SAR定位模型并进行参数初始化；B.对回波信号进行距离脉压，一阶Keystone变换以及高阶距离徙动校正；C.FrFT估计回波中强点目标的多普勒参数；D.联合多强点双基距离和，多普勒信息建立定位方程；E.采用差分进化算法求解定位方程，并获得目标的位置信息。本专利技术主要采用仿真实验的方式进行验证，仿真验证平台为Mat本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双基地合成孔径雷达盲定位方法，具体包括如下步骤：/nS1.建立双基SAR目标定位模型，并完成模型参数初始化；/n在直角坐标系下，场景中心点坐标为O点(Xo,Yo,0)，两站之间沿着与Y轴平行的方向保持平飞，速度分别为V

【技术特征摘要】
1.一种双基地合成孔径雷达盲定位方法，具体包括如下步骤：
S1.建立双基SAR目标定位模型，并完成模型参数初始化；
在直角坐标系下，场景中心点坐标为O点(Xo,Yo,0)，两站之间沿着与Y轴平行的方向保持平飞，速度分别为VT，VR，发射站、接收站坐标分别为(XT,YT,ZT)，(XR,YR,ZR)，发射站在方位0时刻相对于场景中心点的俯仰角和方位角分别为βT，接收站在方位0时刻相对于场景中心点的俯仰角和方位角分别为βR；
S2.获取SAR的点目标回波，假设发射站发射信号是线性调频信号，则接收站从点目标P(x,y)接收到的回波信号解调后为：



其中，rectr，recta分别是距离向和方位向的包络，η，τ分别是方位向时间和距离向时间，λ是波长，c是光速，Kr代表距离向LFM信号的调频率，Ta是方位向合成孔径时间，ηR是波束中心时刻，R(η；x,y)是双基距离历史；
S3.对回波信号S(η,τ；x,y)进行距离徙动校正；
S4.从完成距离徙动校正后的回波信号S3(ηm,τ；x,y)中选取强点目标进行分数阶傅里叶变换，估计相应目标点方位0时刻的多普勒频率和多普勒调频率
S5.根据目标点双基距离和、方位零时刻多普勒频率、多普勒调频率，建立定位方程并进行求解，得到目标点的实际位置坐标。


2.根据权利要求1所述的一种双基地合成孔径雷达盲定位方法，其特征在于，步骤S3的具体分步骤如下：
S31.对回波信号S(η,τ；x,y)进行距离向傅里叶变换，得到距离频域-方位时域回波信号S1(η,fτ；x,y)，其中，fτ表示距离向频率；
S32.对距离频域-方位时域回波信号S1(η,fτ；x,y)进行距离脉压，得到距离频域信号S2(η,fτ；x,y)，相位记为即：



S33.对脉压后回波信号S2(η,fτ；x,y)进行一阶Keystone变换，去除一阶距离走动，变换关系如下：



其中，ηm是经过K...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中余，李俊奥，杨青，武俊杰，杨海光，杨建宇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51