[发明专利]基于梯度理论的双基前视SAR发射机飞行轨迹设计方法

权利要求书

1.一种基于梯度理论的双基前视SAR发射机飞行轨迹设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立双基前视SAR空间几何模型：

按照右手螺旋定则，以接收机星下点为坐标原点，建立双基前视SAR空间三维直角坐标系xyoz，其中，接收机从坐标原点正上方出发在yoz平面内做陡降运动，发射机在与xoy平面垂直的平面内沿直线运动，目标点P位于y轴上；接收机与xoy平面的距离为H_R，与目标点P的直线距离为R_R，接收机和目标点P的连线与z轴的夹角为θ_R；发射机与目标点P的直线距离为R_T，与接收机的轨道偏移角为Ψ，与xoy平面的距离为H_T，发射机斜视角为θ_T，发射机斜视角的投影角为θ_TG，双基角为φ；

(2)通过梯度理论计算发射机的飞行高度H_T：

其中，P_r表示地距分辨率，K₂表示地距分辨率系数，R_RG表示接收机与目标点P的直线距离在xoy平面的投影，φ_max表示双基投影角的最大值，φ_max≥α_max，α_max表示发射机的最大目标偏移角，k₁为常系数，S_T表示发射机在接收机陡降段的飞行距离，R表示发射机与目标点P的最近距离；

(3)计算发射机初始斜视角的投影角θ_TG0：

其中，R_TG表示发射机与目标点P的直线距离在xoy平面的投影，θ_T0表示发射机初始斜视角，其取值范围为[0°,0.5°]；

(4)计算初始双基投影角φ₀：

φ₀＝90°-Ψ_min-θ_TG0

其中，Ψ_min表示轨道偏移角Ψ的最小值，Ψ_min≥90°-θ_TG0-φ_max+α_max；

(5)确定发射机的初始位置(X_t,Y_t,Z_t)：

X_t＝y_P-Rcosφ₀

Y_t＝Rsinφ₀

Z_t＝H_T

其中，X_t表示发射机初始位置在x轴方向的坐标值，Y_t表示发射机初始位置在y轴方向的坐标值，Z_t表示发射机初始位置在z轴方向的坐标值，y_P表示目标点P在y轴方向的坐标值；

(6)通过梯度理论计算接收机和目标点P的各个单位距离下的地距分辨率P_r和多普勒分辨率在xoy平面的投影P_a：

其中，C表示光速，表示对时间延迟求梯度后在xoy平面的投影，

V_TG表示发射机速度矢量在xoy平面的投影，t_m表示发射机任意时刻的飞行时间，X_R表示接收机在x轴方向的坐标值，Y_R表示接收机在y轴方向的坐标值，|R_T|表示R_T的模值，|R_R|表示R_R的模值，R_T表示发射机与目标点P的直线距离，

R_R表示接收机与目标点P的直线距离，Z_R表示接收机在z轴方向的坐标值，分别表示双基前视SAR空间三维直角坐标系中x轴、y轴、z轴的单位向量，F表示多普勒间隔，表示对多普勒频率求梯度后在xoy平面的投影，

f_c表示雷达发射的线性调频信号的载频，θ_TG表示发射机斜视角在xoy平面的投影，θ_RG表示接收机下视角在xoy平面的投影，表示发射机角度速在xoy平面投影的单位矢量，表示接收机角度速在xoy平面投影的单位矢量，V_RG表示接收机速度矢量在xoy平面的投影；

(7)确定发射机与接收机的轨道偏移角Ψ：

确定初始状态下发射机与接收机的轨道偏移角Ψ的取值范围，Ψ_min≤Ψ≤90°，同时计算目标点P的二维分辨率夹角β，并绘制Ψ与β的关系图，然后选取关系图上P_r和P_a同时小于m米的轨道偏移角Ψ，0≤m≤2；

(8)获取双基前视SAR发射机飞行轨迹参数：

对发射机的飞行高度H_T、发射机的初始位置(X_t,Y_t,Z_t)和发射机与接收机的轨道偏移角Ψ进行整合，得到双基前视SAR发射机飞行轨迹参数。

2.根据权利要求1所述的基于梯度理论的双基前视SAR发射机飞行轨迹设计方法，其特征在于，步骤(7)中所述的计算目标点P的二维分辨率夹角β，计算公式为：

其中，P_r表示在接收机和目标点P的各个单位距离下的地距分辨率，P_a表示在接收机和目标点P的各个单位距离下的多普勒分辨率在xoy平面的投影，|P_r|表示P_r的模值，|P_a|表示P_a的模值。