一种基于多目标粒子群优化的多基SAR空间构型设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多目标粒子群优化的多基SAR空间构型设计方法，首先设定多基SAR空间构型设计参数，进行多基SAR回波模型建模，再进行多基SAR成像波数谱分析，其次，进行空间构型优化设计问题建模，输入空间构型优化设计问题系统参数与构型参数，初始化MOPSO，然后更新粒子群的速度和位置，最后通过迭代更新后输出优化构型。本发明专利技术的方法将空间构型设计问题转化为有约束的多目标优化问题，引入多目标粒子群优化算法进行求解，通过优化的空间构型实现了高分辨率成像，突破多基SAR空间构型的严格限制，在一定的时间和系统资源条件下，能够完成对多个雷达平台空间相对位置与飞行速度方向等运动参数的优化设计，实现在一定观测时间内获得更高分辨的图像。间内获得更高分辨的图像。间内获得更高分辨的图像。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多目标粒子群优化的多基SAR空间构型设计方法


[0001]本专利技术属于雷达成像
，具体涉及一种基于多目标粒子群优化的多基SAR空间构型设计方法。

技术介绍

[0002]机载SAR的成像质量可以通过增加雷达平台数量和相干融合多个测量结果，在较短的观测时间内得到改善，即相干多基机载SAR。其在侦察、协同搜索救援和地形测量等领域发挥着重要作用。在多基SAR系统中，除了多个雷达平台的时间同步和空间同步之外，通过合适的空间构型也可以实现高分辨率成像。
[0003]现有的多基SAR系统的空间构型设计主要分为分析方法和优化方法。关于分析方法，文献“J.Zhu，D.Mao，Y.Zhang，Y.Zhang，Y.Huang，and H.Yang，“A topology design method based on wavenumber spectrum generation for multistatic synthetic aperture radar，”in2021IEEE International Geoscience and Re本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多目标粒子群优化的多基SAR空间构型设计方法，具体步骤如下：步骤一、设定多基SAR空间构型设计参数；步骤二、多基SAR回波模型建模；步骤三、基于步骤二的回波模型进行多基SAR成像波数谱分析；步骤四、空间构型优化设计问题建模；步骤五、空间构型优化设计问题系统参数与构型参数输入；步骤六、初始化MOPSO；步骤七、更新粒子群的速度和位置；步骤八、基于步骤七的迭代更新后，输出优化构型。2.根据权利要求1所述的一种基于多目标粒子群优化的多基SAR空间构型设计方法，其特征在于，所述步骤一具体如下：将空间构型设计问题中需要设计的所有参数用向量l＝(Δx
n
,Δy
n
,Δz
n
,θ
TR1
,θ
vn
)表示；其中，Δx
n
,Δy
n
,Δz
n
表示第n(n＝2,3,...,N)个接收机与主接收机之间沿坐标轴X,Y,Z方向之间的距离，θ
TR1
表示发射机和主接收机之间的夹角，θ
vn
为速度偏差角，表示第n个接收机的速度方向和坐标轴Y轴负方向之间的夹角。3.根据权利要求1所述的一种基于多目标粒子群优化的多基SAR空间构型设计方法，其特征在于，所述步骤二具体如下：根据多基SAR系统的几何模型，发射机发射线性调频信号，对于第n(n＝1,2,...,N)个接收机，目标点P的回波s
n
(t,τ)表示为：其中，t表示距离向快时间变量，τ表示方位向慢时间变量，A表示回波信号的幅度，T
a
，c分别表示合成孔径时间和电磁波速度，T
r
表示脉冲宽度，K
r
表示调频斜率，f
c
表示发射信号的载波频率，R
nP
(τ)表示目标点P的距离历史；将多基SAR系统中所有接收机的回波相干投影到波数域，融合后的波数谱表示为：其中，s(k
x
,k
y
)表示波数谱，k
x
,k
y
表示回波投影到波束域的投影坐标轴。A
n
'表示波数谱的归一化幅度，k
xn
(f
t
,τ)和k
yn
(f
t
,τ)由发射信号的频率和雷达平台的空间位置决定，分别表示第n个接收机接收的回波信号投影至波数域后在波数域k
x
和k
y
方向的空间频率变量，f
t
表示频率变量，Ω
n
表示发射机和第n个接收机形成的波数谱在波数域上近似为一个平行四边形区域的的覆盖范围；根据矩阵傅里叶变换，点扩散函数表示为：
其中，σ(x,y)表示目标点的散射系数，x,y表示目标点的坐标，Ω表示多基SAR系统中所有波数谱的覆盖范围。4.根据权利要求1所述的一种基于多目标粒子群优化的多基SAR空间构型设计方法，其特征在于，所述步骤三具体如下：选取主接收机和第n(n＝1,2,...,N)个接收机的波数谱分布进行分析；其中，k
vn
,k
un
表示第n个接收机形成的波数谱平行四边形的两个相邻边对应的向量，Q1ABC，Q
n DEF分别表示主接收机和第n个接收机形成的波数谱平行四边形的顶点，分别表示向量k
v1
,k
u1
和向量k
vn
,k
un
之间的夹角；主接收机和从接收机的几个中间变量定义如下：下：其中，α
T
,α
R1
分别表示发射机和主接收机所在的俯仰角；θ
T
,θ
R1
分别表示发射机和主接收机所在的方位角；R1,R
n
,R
T
分别表示主接收机，第n个接收机和发射机到观测场景中心的距离；v
T
，v1，v
n
分别表示发射机、主接收机和第n个接收机的速度；v
Tx
,v
Ty
分别表示发射机沿X,Y轴的速度分量；v
1x
,v
1y
分别表示主接收机沿X,Y轴的速度分量；x1，y1表示主接收机的坐标；波数谱平行四边形Q
n
(n＝1，2,...,N)的起始顶点表示为：其中，B表示发射信号的带宽；Q
n
(n＝2,...,N)决定了波数谱平行四边形在波数域中的分布位置，以其为顶点，发射机和某个接收机形成的波数谱平行四边形的两个相邻边对应的向量分别表示为：
向量k
un
和k
vn
之间的夹角对应波数谱平行四边形的两个相邻边的夹角，表示为：主接收机的回波形成的波数谱平行四边形的两个相邻边对应的向量为k
v1
和k
u1
，选择向量k
v1
的方向作为新的投影坐标系k
u
Ok
v
中k
u
坐标轴的正方向；新的投影坐标系k
u
Ok
v
可以看作k
x
Ok
y
旋转γ的结果，γ具体表示为：其中，β表示向量k
v1
与k
x
坐标轴之间的夹角；对于第n个接收机，波数谱在ψ
i
方向上的投影切片表示为：其中，(k
r
,ψ)表示投影波数谱的极坐标，k
r
表示投影波数谱上某个点的极径；s
n
(k
xn
,k
yn
)表示第n个接收机的回波形成的波数谱；k
xn
和k...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄钰林，杨海光，徐帆云，米晨阳，宋畅，毛德庆，张寅，杨建宇，张永超，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：