一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法技术方案

本发明专利技术涉及一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，属于弹载双基前视SAR成像系统设计领域；利用该方法能够解决弹载双基前视SAR系统俯冲段全程二维高效高分辨成像的问题。步骤如下：首先，建立了弹载双基前视SAR几何模型；然后，基于梯度方法分析该构型的分辨率计算方法，并结合二维分辨率的特点，分析构型参数对二维分辨率的影响规律；最后，提出一种参数降维的构型设计方法，在提高构型参数设计效率的同时，能够有效缩短成像时间。本发明专利技术突出的优点是：能够在满足系统指标要求的前提下，快速获取使图像性能最优的系统构型参数，为弹载双基前视SAR系统的构型参数设计提供了保证。保证。保证。

【技术实现步骤摘要】
一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法


[0001]本专利技术属于弹载双基前视SAR成像系统设计领域，涉及一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法。

技术介绍

[0002]弹载双基前视合成孔径雷达(missile
‑
borne bistatic forward
‑
looking synthetic aperture radar，MBFL
‑
SAR)构型，可实现接收平台俯冲段全程二维高效高分辨成像。相比于机载、星载弹载双基构型，弹载双基构型具有不易受攻击、轨迹设计灵活、合成孔径时间短等优势。机载/星载双基平台的飞行轨迹都较为平稳，构型设计时只需考虑满足图像要求的指标即可。对于弹载双基平台，由于其机动性强，存在较大的三维加速度，成像时间越短，由加速度引起的轨迹弯曲越小，越有利于成像算法的处理。由于需要考虑成像时间对成像质量和制导精度的影响，所以传统的机载/星载双基系统构型设计方法不适用于弹载双基前视SAR系统。所以需要针对弹载双基前视SAR系统研究新的构型设计方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，解决了系统指标要求约束条件下的弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计的问题，该方法能够在满足系统指标要求的前提下，快速获取使图像性能最优的系统构型参数，为弹载双基前视SAR系统的构型参数设计提供了保证。
[0004]本专利技术解决技术的方案是：
[0005]一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，包括：
[0006]建立地面局部坐标系o
‑
xyz，并在地面局部坐标系o
‑
xyz下建立弹载双基前视SAR系统的空间几何关系；弹载双基前视SAR系统包括发射平台、接收平台和点目标P；
[0007]计算点目标P的地面距离向分辨率ρ
gr
；计算点目标P的地面方位向分辨率ρ
ga
；计算地面二维分辨率夹角Ω；采用分辨单元面积S约束双基构型二维分辨率指标；
[0008]将弹载双基前视SAR系统的空间几何关系简化为对双基角的地面投影角β
g
和发射平台与接收平台速度矢量地面投影角ψ的优化；
[0009]建立发射平台的地面多普勒分量表达式；建立接收平台的地面多普勒分量表达式；则收发双平台在点目标P处的多普勒频率f在地面方向的梯度为
[0010]设定关于双基角的地面投影角β
g
的第一参数A(β
g
)、第二参数B(β
g
)、第三参数C(β
g
)；设定第四参数D；并用第一参数A(β
g
)、第二参数B(β
g
)、第三参数C(β
g
)、第四参数D表示收发双平台在点目标P处的多普勒频率f在地面方向的梯度
[0011]当双基角的地面投影角β
g
一定时，收发双平台到点目标P的距离之和R在地面方向
的梯度的大小和方向一定，即点目标P的地面距离向分辨率ρ
gr
的大小一定；为了使二维分辨单元面积最小，应使在地面垂直方向的投影最大；
[0012]计算地面垂直方向的单位矢量计算在方向上的投影F；
[0013]当双基角的地面投影角β
g
一定时，计算使投影F值最大的ψ值，记为ψ
opt
；并在所有满足系统分辨率指标的(β
g
，ψ
opt
)对应的成像时间中找到成像时间最小对应的系统分辨率指标的(β
g
，ψ
opt
)，确定最终的发射平台的位置和速度方向，完成参数优化设计。
[0014]在上述的一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，地面局部坐标系o
‑
xyz的建立方法为：
[0015]原点o为地面场景中心点，o点所在地球的表切面为xoy平面，z轴垂直于xoy平面指向地球表面外法线方向，y轴为接收平台运动速度在xoy平面的投影方向，x轴由右手定则确定。
[0016]在上述的一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，弹载双基前视SAR系统的空间几何关系为：
[0017]接收平台只在yoz平面内移动；发射平台在与yoz平面夹角为ψ的平面内运动；点目标P位于地面局部坐标系o
‑
xyz的原点o处；
[0018]在t时刻，发射平台和接收平台的位置矢量分别为P
T
和P
R
，速度矢量分别为V
T
和V
R
，到点目标
P
的斜距矢量分别为R
T
和R
R
，入射角分别为φ
T
和φ
R
，下标T代表发射平台，下标R代表接收平台；发射平台与接收平台视线方向的夹角β为双基角；接收平台的俯冲角为γ；V
T
和V
R
在地面的投影矢量分别为V
Tg
和V
Rg
；发射平台与接收平台的速度投影矢量之间的夹角为ψ。
[0019]在上述的一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，点目标P的地面距离向分辨率ρ
gr
的计算方法为：
[0020][0021]式中，c为光速；
[0022]为收发双平台到点目标的距离之和R在地面方向的梯度；
[0023]B为距离向带宽；
[0024]地面距离向分辨率ρ
gr
的方向与的方向相同；
[0025][0026]式中，i
x
和i
y
分别为x和y方向的单位矢量；
[0027]β
g
为双基角的地面投影角；
[0028]φ
T
为发射平台入射角；
[0029]φ
R
为发接收台入射角；
[0030]在B、φ
T
和φ
R
一定的条件下，β
g
越小，地面距离向分辨率ρ
gr
越高。
[0031]在上述的一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，点目标P的地面方位
向分辨率ρ
ga
的计算方法为：
[0032][0033]式中，T
a
为成像时间；
[0034]为收发双平台在点目标P处的多普勒频率f在地面方向的梯度；
[0035]地面方位向分辨率ρ
ga
的方向与的方向相同；
[0036][0037]式中，i
x
和i
y
分别为x和y方向的单位矢量；
[0038]i
PT
和i
PR...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，其特征在于：包括：建立地面局部坐标系o
‑
xyz，并在地面局部坐标系o
‑
xyz下建立弹载双基前视SAR系统的空间几何关系；弹载双基前视SAR系统包括发射平台、接收平台和点目标P；计算点目标P的地面距离向分辨率ρ
gr
；计算点目标P的地面方位向分辨率ρ
ga
；计算地面二维分辨率夹角Ω；采用分辨单元面积S约束双基构型二维分辨率指标；将弹载双基前视SAR系统的空间几何关系简化为对双基角的地面投影角β
g
和发射平台与接收平台速度矢量地面投影角ψ的优化；建立发射平台的地面多普勒分量表达式；建立接收平台的地面多普勒分量表达式；则收发双平台在点目标P处的多普勒频率f在地面方向的梯度为设定关于双基角的地面投影角β
g
的第一参数A(β
g
)、第二参数B(β
g
)、第三参数C(β
g
)；设定第四参数D；并用第一参数A(β
g
)、第二参数B(β
g
)、第三参数C(β
g
)、第四参数D表示收发双平台在点目标P处的多普勒频率f在地面方向的梯度当双基角的地面投影角β
g
一定时，收发双平台到点目标P的距离之和R在地面方向的梯度的大小和方向一定，即点目标P的地面距离向分辨率ρ
gr
的大小一定；为了使二维分辨单元面积最小，应使在地面垂直方向的投影最大；计算地面垂直方向的单位矢量计算在方向上的投影F；当双基角的地面投影角β
g
一定时，计算使投影F值最大的ψ值，记为ψ
opt
；并在所有满足系统分辨率指标的(β
g
，ψ
opt
)对应的成像时间中找到成像时间最小对应的系统分辨率指标的(β
g
，ψ
opt
)，确定最终的发射平台的位置和速度方向，完成参数优化设计。2.根据权利要求1所述的一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，其特征在于：地面局部坐标系o
‑
xyz的建立方法为：原点o为地面场景中心点，o点所在地球的表切面为xoy平面，z轴垂直于xoy平面指向地球表面外法线方向，y轴为接收平台运动速度在xoy平面的投影方向，x轴由右手定则确定。3.根据权利要求1所述的一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，其特征在于：弹载双基前视SAR系统的空间几何关系为：接收平台只在yoz平面内移动；发射平台在与yoz平面夹角为ψ的平面内运动；点目标P位于地面局部坐标系o
‑
xyz的原点o处；在t时刻，发射平台和接收平台的位置矢量分别为P
T
和P
R
，速度矢量分别为V
T
和V
R
，到点目标P的斜距矢量分别为R
T
和R
R
，入射角分别为φ
T
和φ
R
，下标T代表发射平台，下标R代表接收平台；发射平台与接收平台视线方向的夹角β为双基角；接收平台的俯冲角为γ；V
T
和V
R
在地面的投影矢量分别为V
Tg
和V
Rg
；发射平台与接收平台的速度投影矢量之间的夹角为ψ。4.根据权利要求1所述的一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，其特征在于：点目标P的地面距离向分辨率ρ
gr
的计算方法为：
式中，c为光速；为收发双平台到点目标的距离之和R在地面方向的梯度；B为距离向带宽；地面距离向分辨率ρ
gr
的方向与的方向相同；式中，i
x
和i
y
分别为x和y方向的单位矢量；β
g
为双基角的地面投影角；φ
T
为发射平台入射角；φ
R
为发接收台入射角；在B、φ
T
和φ
R
一定的条件下，β
g
越小，地面距离向分辨率ρ
gr
越高。5.根据权利要求1所述的一种弹载双基前视SAR系统构型参数优化设计方法，其特征在于：点目标P的地面方位向分辨率ρ
ga
的计算方法为：式中，T
a
为成像时间；为收发双平台在点目标P处的多普勒频率f在地面方向的梯度；地面方位向分辨率ρ
ga
的方向与的方向相同；式中，i
x
和i
y
分别为x和y方向的单位矢量；i
PT

【专利技术属性】
技术研发人员：郭媛，项红丽，张鑫，丁智泉，
申请(专利权)人：四川航天电子设备研究所，
类型：发明
国别省市：