基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法技术

本发明专利技术涉及一种基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法，属于雷达SAR技术领域。首先，根据惯导信息判断弹载平台是否进入运动平稳状态；其次，计算弹载平台和探测点的距离信息，根据距离选择对应的SAR模式；整个过程能够依据惯导信息和探测点位置使得弹载雷达根据惯性导航系统的信息自适应选择SAR工作模式，本发明专利技术根据弹载平台的执行任务的特点，紧密结合工程实践，方法简单可靠。方法简单可靠。方法简单可靠。

【技术实现步骤摘要】
基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法


[0001]本专利技术属于雷达SAR
，涉及一种基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法，应用于雷达系统资源调度、合成孔径雷达(SAR)成像应用、无人平台任务规划等。

技术介绍

[0002]雷达成像一般利用合成孔径成像(SAR)技术，该技术利用一个小天线沿着长阵列的轨迹移动并辐射相参信号，记录接收的信号并做适当处理，获得相当于长阵列的方位向高分辨力。传统的机载雷达SAR模式有条带模式和聚束模式，雷达进入条带SAR模式的参数一般有：分辨率(一般根据分辨率把条带模式分为若干个条带子模式)、作用距离、侧视方向、目标海拔高度、理想航迹角。进入聚束模式的参数一般有：分辨率(一般根据分辨率把聚束模式分为若干个聚束子模式)、目标经度、目标纬度、目标海拔高度。雷达搭载于有人机、无人机时，进入工作模式往往需要操作手根据载机的运动状态、航线位置、目标位置相对于弹载平台的方向和距离等情况选择对应的雷达成像模式。
[0003]弹载平台飞行前，一般需要规划好航线和执行探测任务的区域，弹载平台一旦起飞，飞行过程中尽可能自动化和智能化，因此需要雷达根据平台的飞行情况和目标探测点位置自动选择SAR模式。
[0004]SAR技术的关键点是运动补偿，因此雷达执行成像任务时，应尽可能保证搭载的平台运动平稳。弹载平台一般都有惯性导航系统(简称惯导)，通过高速口实时地向雷达传输弹载平台的飞行状态，其中一般包含弹载平台的经度、纬度、海拔高速、东速、北速、天速、地速、东向加速度、北向加速度、天向加速度、横滚角度、纵摇角度、时间(精度毫秒级)等。因此，通过分析惯导的数据，当惯导数据满足一定条件时，则认为弹载平台飞行平稳，此时雷达可以进入SAR工作模式。
[0005]雷达工作在SAR条带模式(见附图1)时，雷达天线指向不变，成像对象是与雷达搭载平台移动方向相平行的地面条带，不同分辨率下，成像幅宽往往不同，且一般情况下分辨率越高成像幅宽越窄，成像距离越近。成像时有斜视与正侧视两种方式，雷达天线的指向与平台移动方向不垂直时被称为斜视，若二者垂直，则被称为正侧视，本专利技术主要讨论正侧视时的方法。雷达工作在聚束模式(又称定点成像模式，见附图2)时，利用对方位向天线波束指向的调节，使波束始终集中照射在一个地面目标范围内。因此，只要实时计算弹载平台和探测点的距离，且此距离满足每个SAR模式的条件，即可进入此工作模式。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：
[0007]雷达搭载在有人机或无人机上时，传统SAR雷达模式的选择(见附图3)，是操作手实时监测载机的运动状态，测量载机和探测点的距离，根据载机和探测点的相对位置及距离信息，操作手输入对应参数，使得雷达进入对应工作模式。但是这种依靠人工操作方式会
存在一些问题，第一，操作手通过视觉进行判定，会有失客观性；第二，操作手手动输入对应参数，有一定的时间延迟；第三，人工测量时会有误差，影响正确的判定；第四，对操作手要求比较高，具备雷达工作基础；所以现有技术中的人工选择模式速度慢、操作复杂且有误不准确。
[0008]为了避免现有技术的不足之处，实现雷达SAR模式自适应化，本专利技术提供一种基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法，其特征在于，步骤如下：
[0011]步骤1：雷达实时接收惯导数据，所述的惯导数据包括经度、纬度、海拔高速、东速、北速、天速、地速、横滚角度、纵摇角度、航向角、航迹角、时间；分析最新N帧惯导数据，判断弹载平台是否进入运动平稳状态；
[0012]步骤2：计算探测点到航线在水平面投影的距离，根据距离选择对应的SAR模式，所述的SAR模式包括条带模式和聚束模式，雷达自动进入此模式。
[0013]本专利技术进一步的技术方案：所述的N帧不一定是最新的连续的惯导数据，可以从最新的M帧数据中抽取N帧数据。
[0014]本专利技术进一步的技术方案：判断弹载平台是否进入运动平稳状态具体为：依次对高度、天速、横滚角、纵摇角、地速、航向角、航迹角与各自的波动门限和区间范围进行判定，当小于等于波动判定且满足区间范围内，则弹载平台进入运动平稳状态。
[0015]本专利技术进一步的技术方案：所述的高度和天速的判定方法如下：
[0016]记最新的N帧惯导数海拔高度向量为HEI＝(Hei(i
‑
N+1),Hei(i
‑
N+2),...,Hei(i))，天速向量为V_UP＝(Vup(i
‑
N+1),Vup(i
‑
N+2),...,Vup(i))，则它们的标准差需满足式(1)和(2)，海拔均值需满足式(3)：
[0017][0018][0019]mean(HEI)∈[Hei
min
,Hei
max
](3)
[0020]上式，是海拔高度波动的门限值，是天速波动的门限值，Hei
min
为海拔高度的最小值，Hei
max
为海拔高度的最大值。
[0021]本专利技术进一步的技术方案：所述的横滚角和纵摇角的判定方法如下：
[0022]横滚角和纵摇角分别记为ROLL＝(Roll(i
‑
N+1),Roll(i
‑
N+2),...,Roll(i))、PITCH＝(Pitch(i
‑
N+1),Pitch(i
‑
N+2),...,Pitch(i))；需满足(5)(6)(7)(8)式：
[0023][0024][0025]mean(PITCH)∈[Pitch
min
,Pitch
max
]ꢀꢀꢀ
(7)
[0026]mean(ROLL)∈[Roll
min
,Roll
max
]ꢀꢀꢀ
(8)
[0027]上式，和分别为横滚和纵摇的波动门限，Pitch
min
是纵摇角的最小值，Pitch
max
是纵摇角的最大值，Roll
min
是横滚角的最小值，Roll
max
是横滚角的最大值。
[0028]本专利技术进一步的技术方案：所述的地速、航向角和航迹角的判定方法如下：
[0029]飞行稳定时弹载平台的地速、航向角、航迹角是稳定的，同上需满足(9)(10)(11)(12)式：
[0030][0031][0032][0033][0034]上式，和分别为地速、航向角和航迹角的波动门限，Vearth
min
是地速的最小值，Vearth
max
是地速的最大值。
[0035]本专利技术进一步的技术方案：计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：雷达实时接收惯导数据，所述的惯导数据包括经度、纬度、海拔高速、东速、北速、天速、地速、横滚角度、纵摇角度、航向角、航迹角、时间；分析最新N帧惯导数据，判断弹载平台是否进入运动平稳状态；步骤2：计算探测点到航线在水平面投影的距离，根据距离选择对应的SAR模式，所述的SAR模式包括条带模式和聚束模式，雷达自动进入此模式。2.根据权利要求1所述的基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法，其特征在于，所述的N帧不一定是最新的连续的惯导数据，可以从最新的M帧数据中抽取N帧数据。3.根据权利要求1所述的基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法，其特征在于，判断弹载平台是否进入运动平稳状态具体为：依次对高度、天速、横滚角、纵摇角、地速、航向角、航迹角与各自的波动门限和区间范围进行判定，当小于等于波动判定且满足区间范围内，则弹载平台进入运动平稳状态。4.根据权利要求3所述的基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法，其特征在于，所述的高度和天速的判定方法如下：记最新的N帧惯导数海拔高度向量为HEI＝(Hei(i
‑
N+1),Hei(i
‑
N+2),...,Hei(i))，天速向量为V_UP＝(Vup(i
‑
N+1),Vup(i
‑
N+2),...,Vup(i))，则它们的标准差需满足式(1)和(2)，海拔均值需满足式(3)：(2)，海拔均值需满足式(3)：mean(HEI)∈[Hei
min
,Hei
max
](3)上式，是海拔高度波动的门限值，是天速波动的门限值，Hei
min
为海拔高度的最小值，Hei
max
为海拔高度的最大值。5.根据权利要求3所述的基于惯导信息和探测点位置的弹载雷达SAR模式自适应方法，其特征在于，所述的横滚角和纵摇角的判定方法如下：横滚角和纵摇角分别记为ROLL＝(Roll(i
‑
N+1),Roll(i
‑
N+2),...,Roll(i))、PITCH＝(Pitch(i
‑
N+1),Pitch(i
‑
N+2),...,Pitch(i))；需满足(5)(6)(7)(8)式：N+2),...,Pitch(i))；需满足(5)(6)(7)(8)式：mean(PITCH)∈[Pitch
min
,Pitch
max
]
ꢀꢀꢀꢀ
(7)mean(ROLL)∈[Roll
min
,Roll
max
]
ꢀꢀꢀꢀ
(8)上式，和分别为横滚和纵摇的波动门限，Pitch
min
是纵摇角的...

【专利技术属性】
技术研发人员：党腾飞，丁金闪，王伟，田斌，牟聪，梁晓宇，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：