[发明专利]目标位置坐标未知的双基地合成孔径雷达的空间同步方法

说明书

技术领域

本发明属于双基地合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar，BiSAR)发射和接收技术领域；特别是一种不知道目标准确的坐标位置时的双基地合成孔径雷达的空间同步方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar， SAR)具有全天时、全天候对地形地貌或地面目标进行高分辨率成像和精确定位的优异性能。然而，由于单基地SAR的发射平台和接收平台共用同一载体，其隐蔽性较差，容易受到敌方侦察并实施干扰。双基地合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar，BiSAR)的发射平台和接收平台安置在不同的载体上，其相比于单基地SAR，能够获取更丰富的目标信息和更远的作用距离。同时，由于接收平台处于无源接收状态，所以其抗干扰性能和安全性能也有很大提升。BiSAR所具有的诸多优异性能，使得其已成为近年来各国互相角逐的研究热点。

BiSAR由于采用了收、发分置的策略，所以必须配合相应的同步技术才能使其优异的性能得到发挥。也就是说，同步技术是BiSAR进行后端信号处理的前提。BiSAR的同步技术主要包括3个方面：空间同步、时间同步和频率/相位同步。这3大同步必须同时实现，缺一不可，其任何一方面的缺失都会导致严重的后果，甚至使BiSAR系统瘫痪。

BiSAR空间同步技术是指，在收、发分置的系统中，实时并有效地控制发射平台和接收平台的天线指向，使发射波束和接收波束同时照射到同一目标空间，以确保接收平台能够有效的接收到目标回波，即目标区域回波具有足够高的信噪比。在公布号为CN102967851A、名称为《一种双基地SAR的空间同步方法》的专利文件中公开了一种基于已知目标的坐标位置时的空间同步方法，该方法利用载机(体)平台的GPS空间坐标信息和姿态信息，按WGS-84坐标系、空间直角坐标系、地理坐标系、载体坐标系和雷达参考坐标系的顺序进行坐标变换，获取载机的天线指向控制参数，最后将天线指向参数传递给天线伺服系统，从而使得收发天线能够有效地指向目标区域。这种方法的不足之处在于，在进行天线波束指向控制之前，必须获取到点目标准确的WGS-84坐标参数(包括经度、纬度和高度)，且在该方法中，发射机和接收机采用同样的坐标转换算法，点目标的WGS-84坐标是其坐标转换算法中不可缺少的输入参数；而在实际运用中，双基地SAR需对任意区域进行成像，而当这些区域准确的坐标位置参数是未知时该方法则无法处理；此外，该方法由于只有对具有确定坐标位置参数的点目标区域进行成像，其应用范围严重受限，因而上述双基地SAR的空间同步方法存在对目标的具体位置坐标要求准确，难以在实际中得到有效应用等弊病

发明内容

本发明的目的是为了克服背景技术空间同步方法中存在的问题，提出一种未知目标位置坐标的双基地合成孔径雷达的空间同步方法，该方法只需将发射机天线指向拟成像(定位)目标区域中心，接收机即会自动跟进，使接收机天线指向与发射机天线指向一致，且发射机与接收机将采用不同的处理方法(算法)，以减少双基地合成孔径雷达空间同步时对目标位置参数的要求，降低双基地合成孔径雷达空间同步对点目标位置坐标参数的依赖性，达到有效提高双基地SAR空间同步的效率，实现对目标准确的位置坐标未知时的空间同步以及实现可广泛实际应用等目的。

为方便后续对双基地SAR空间同步方法进行描述，现对以下术语明确其定义：

1.地球坐标系：该坐标系原点在地心，z_e轴沿地球自转轴的方向，x_e、y_e轴在赤道平面内，其中x_e轴与零度子午线相交，如图1所示。

2.地理坐标系：该坐标系原点位于载体质心，其中z_g坐标轴沿当地地理垂线的方向，另外两个轴在载体所在的水平面内分别沿当地纬线(x_g轴)和经线(y_g轴)的切线方向，也叫做东北天(ENU)直角坐标系。如图1中MENU坐标所示，图中M为地面上一点，角λ表示点M的经度，角L表示点M的纬度。