空间目标T/R-R型雷达成像系统布站优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种空间目标T/R

【技术实现步骤摘要】
空间目标T/R
‑
R型雷达成像系统布站优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷达成像系统优化
，具体涉及空间目标T/R
‑
R型雷达成像系统布站优化方法及系统。

技术介绍

[0002]T/R
‑
R雷达系统是单基地雷达与双基地雷达相结合的一种复合雷达系统,由一部发射机和两部分置的接收机构成,其中一部接收机与发射机同址。双基地雷达具有较强的抗电子干扰、抗打击、隐蔽性好等特点。因此,T/R
‑
R雷达系统将具有单基地和双基地雷达的优点,不仅能提高目标发现、跟踪能力,而且系统部署灵活,同时进一步扩大了探测范围,因此引起人们广泛重视。
[0003]现有的对于空间目标单/双基地ISAR成像，由于雷达成像面与目标轨道面不共面，在长时间观测中，成像面法向矢量并不恒定，由此引起的成像面三维转动(偏航、俯仰、滚动)增加了ISAR回波横向聚焦难度，使得在非理想弧段雷达视线变化带来的有效积累转角减少，为达到相同分辨率会增加相干积累时间。为了提高成像效率和质量，通常会仔细的选择成像时间段，在这个有限的成像段内雷达成像平面的法向矢量尽可能保持恒定，若在这一成像段，能同时有效利用多部雷达不同视角的观测，则无疑将会为提高横向分辨率带来很大的好处。融合多部雷达对同一目标的观测数据，达到提升图像质量、改善信噪比或获得更高分辨率的想法由来已久，且前期相关研究也已表明，利用多部空间分离的雷达对同一目标的观测视角差，在恰当的数据预处理前提下，能够在较短的观测时间内得到等效宽孔径而提高横向分辨率，已逐渐成为国内外众多学者的研究热点。
[0004]现有R站与T/R站构成双基地ISAR工作模式，充分利用了双基地ISAR的先天优势，又可将两个雷达接收的回波进行融合成像，增加了成像的可利用信息，为空间目标横向分辨率提高提供了一种途径。
[0005]T/R
‑
R型雷达成像系统提高横向分辨率的实质是等效展宽了雷达对目标观测形成的空间谱域，但有效的谱域扩展与雷达布站关系密切，有鉴于此，本专利技术为提高融合效率，研究R站异址观测时的优化布站方法。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供了一种空间目标T/R
‑
R型雷达成像系统布站优化方法，包括以下步骤：
[0007]确定空间目标的先验信息；基于空间目标的先验信息，确定T/R站单独观测时的单基地ISAR成像平面；确定T/R站与R站双站观测时的双基地ISAR成像平面；以双基地ISAR成像平面与单基地ISAR成像平面形成夹角最小为目标，建立布站优化函数；求解布站优化函数，确定R站的最优部署位置；其中，
[0008]空间目标的先验信息包括空间目标的已知轨道信息。
[0009]本专利技术还提供了一种空间目标T/R
‑
R型雷达成像系统布站优化系统，包括
[0010]信息获取单元：用于获取空间目标的先验信息，包括空间目标的已知轨道信息；
[0011]双基地ISAR成像平面计算单元：基于空间目标的先验信息，确定T/R站与R站双站观测时的双基地ISAR成像平面；
[0012]单基地ISAR成像平面计算单元：基于双基地ISAR成像平面计算单元计算确定的双基地ISAR成像平面，计算确定T/R站单独观测时的单基地ISAR成像平面；
[0013]模型建立单元：以双基地ISAR成像平面与单基地ISAR成像平面形成夹角最小为目标，建立布站优化函数；
[0014]布站确定输出单元：求解布站优化函数，确定接收站的最优部署位置。
[0015]本专利技术对T/R
‑
R型雷达成像系统异址观测优化布站方法进行研究，利用空间目标的已知轨道信息，根据T/R站单独观测时的ISAR成像平面以及T/R站与R站双站观测时的双基地ISAR成像平面，以两成像平面的夹角最小为目标函数，求解确定接收站R站的最优部署位置，两成像平面的夹角尽可能小，使空间谱域的有效扩展，提高数据融合效率，进而提高T/R
‑
R型雷达成像系统横向分辨率，能够为T/R
‑
R型雷达成像系统融合成像质量的提高提供理论支撑。
[0016]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术方法流程图；
[0019]图2为本专利技术方法实现具体步骤流程图；
[0020]图3为本专利技术双基地ISAR成像平面几何关系图；
[0021]图4为本专利技术ISAR成像平面(a)与空间谱域(b)；
[0022]图5为本专利技术提供的系统框图；
[0023]图6为本专利技术提供的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0026]此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0027]本专利技术实现系统优化布站的工作思想如下：
[0028]T/R
‑
R型雷达成像系统中，ISAR成像利用距离
‑
多普勒原理成像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空间目标T/R
‑
R型雷达成像系统布站优化方法，其特征在于，包括以下步骤：确定空间目标的先验信息；基于空间目标的先验信息，确定T/R站单独观测时的单基地ISAR成像平面；确定T/R站与R站双站观测时的双基地ISAR成像平面；以双基地ISAR成像平面与单基地ISAR成像平面形成夹角最小为目标，建立布站优化函数；求解布站优化函数，确定R站的最优部署位置；其中，空间目标的先验信息包括空间目标的已知轨道信息。2.如权利要求1所述的空间目标T/R
‑
R型雷达成像系统布站优化方法，其特征在于，所述具体实施步骤为：步骤1、确定空间目标的先验信息；步骤2、根据空间目标的先验信息，确定T/R站单独观测时的单基地ISAR成像平面的距离向和方位向，并确定单基地ISAR成像平面的法向；步骤3、确定T/R站与R站双站观测时的双基地ISAR成像平面的距离向和方位向，并确定双基地ISAR成像平面的法向；步骤4、计算双基地ISAR成像平面和单基地ISAR成像平面之间的夹角步骤5、以接收站位置在单基地ISAR成像平面的法线上分布的位置为遍历路径，并根据设定的步进量更换接收站在法线上的位置，并执行步骤3～步骤4，直到遍历结束；步骤6、确定最小值，即为最优布站位置。3.如权利要求2所述的空间目标T/R
‑
R型雷达成像系统布站优化方法，其特征在于，所述步骤2～步骤3具体为：根据空间目标的先验信息，确定空间目标转台模型下的双基地ISAR成像平面的距离向和方位向，并确定成像平面的法向；确定三轴稳定空间目标双基地ISAR成像平面的距离向和方位向，并确定成像平面的法向；确定三轴稳定空间目标单基地ISAR成像平面的距离向和方位向，并确定成像平面的法向。4.如权利要求3所述的空间目标T/R
‑
R型雷达成像系统布站优化方法，其特征在于，所述根据空间目标的先验信息，确定空间目标转台模型下的双基地ISAR成像平面的距离向和方位向，并确定成像平面的法向，计算求解过程如下：以空间目标中心为原点O，构建空间右手直角坐标系xyz，其中x轴由空间目标中心指向发射站，y轴在双基地平面内，与x轴垂直，z轴与x轴、y轴构成右手坐标系，空间目标在xyz坐标系中绕原点O旋转，其旋转矢量为ω
∑
；R
T
为发射站雷达视线方向的单位矢量，R
R
为接收站雷达视线方向的单位矢量；对空间目标上的某散射点A，其位置矢量为r，散射点A由于空间目标转动产生的速度矢量V如下式：V＝ω
∑
×
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，
“×”
表示叉乘；散射点相对收发双站产生的多普勒如下式：
将式(1)代入式(2)，并由混合积公式(a
×
b)
·
c＝a
·
(b
×
c)，可得设实际旋转矢量ω
∑
在发射站雷达视线正交面、接收站雷达视线正交面的投影分别为ω
T
、ω
R
，则R
T
×
ω
∑
＝R
T
×
ω
T
,R
R
×
ω
∑
＝R
R
×
ω
R
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)将式(4)代入式(3)可得双基地ISAR成像平面的距离如下式：Θ＝R
T
+R
R
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)双基地ISAR成像平面的方位向如下式：Ξ＝
‑
(R
T
×
ω
T
+R
R
×
ω
R
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)。5.如权利要求4所述的空间目标T/R
‑
R型雷达成像系统布站优化方法，其特征在于，所述确定三轴稳定空间目标双基地ISAR成像平面的距离向和方位向，并确定成像平面的法向包括计算步骤：设定三轴稳定空间目标的质心在轨道运行的速度矢量为v，在发射站雷达视线切向和接收站雷达视线切向的速度分量分别为v
T
、v
R
，则满足下式：v
×
R
T
＝v
T
×
R
T
,v
×
R
R
＝v
R
×
R
R
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)设定目标平动产生的相对发射站、接收站雷达的旋转矢量分别为ω
vT
、ω
vR
，则式中，R
T
、R
R
分别为空间目标质心到发射站、接收站雷达的距离，设定三轴稳定空间目标自身转动的旋转矢量为ω
s
，其在发射站、接收站雷达视线方向法平面上的投影ω
sT
、ω
sR
满足下式：R
T
×
ω
s
＝R
T
×
ω
sT
,R
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宝锋，孙慧贤，陶杰，尹文龙，王文娟，胡文华，薛东方，曾慧燕，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：