[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

说明书

本发明提出了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，用于解决现有技术中存在的飞机与高速平台协同双基构型下成像分辨率低进而导致对目标的定位精度差的问题。实现步骤为：建立双基前视SAR空间几何模型；通过梯度理论计算发射机的飞行高度；计算发射机初始斜视角的投影角；计算初始双基投影角；确定发射机的初始位置；通过梯度理论计算地距分辨率和多普勒分辨率在xoy平面的投影；确定发射机与接收机的轨道偏移角；获取双基前视SAR发射机飞行轨迹参数。本发明设计的发射机飞行轨迹有效的提高了飞机和高速平台协同双基构型下的成像分辨率，可适用于目标检测中的精确定位。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，特别涉及一种双基前视SAR发射机飞行轨迹设计方法，适用于目标检测中的精确定位。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种具有高分辨率的成像雷达，其基本原理是利用载体平台与目标的相对运动来合成等效的虚拟长天线孔径，从而获得方位向高分辨率的雷达图像。单基SAR是一种发射机和接收机处于同一空间位置的成像雷达，单基SAR在前视工作状态下，由于二维分辨率方向的重合，导致无法对正前方目标进行二维高分辨探测。在高速平台陡降时采用光学制导的末制导技术无法实现全天时、全天候的工作模式，一般的单脉冲雷达体制在面对复杂的背景情况下也无法实现对目标的有效分离。双基前视SAR是一种发射机和接收机处于不同的空间位置，飞机作为发射机斜视照射，高速平台作为接收机前视接收的工作模式。该模式不仅实现了前视二维高分辨成像，突破了单基SAR的固有缺陷，而且接收机的静默接收使得高速平台具备了抗干扰和低截获率特性，是未来多平台进行目标检测的重要发展趋势。作为接收机的高速平台在陡降段根据接收到的目标回波信息对目标进行二维高分辨率成像、目标识别及定位，因而作为发射机的飞机的飞行轨迹将直接影响双基成像分辨率，制约着高速平台在陡降段对目标的识别和定位精度，因此对发射机的飞行轨迹进行设计十分必要。

现有技术只考虑距离分辨率的影响对发射机的飞行轨迹进行设计，导致在飞机和高速平台协同双基构型下成像分辨率低，例如授权公告号为CN103901430B，名称为“双基前视SAR俯冲段雷达发射机轨道设计方法”的中国专利，公开了一种基于线性衰减模型的雷达发射机轨道设计方法，该方法对雷达发射机瞬时偏移角采用了线性衰减的设计方法，在弹载平台上对发射机飞行轨迹进行设计，克服了以往设计双基雷达发射机轨道不能机动调整的缺陷。该模型有利于双基构型下的制导控制，但却忽略了方位分辨率对发射机飞行轨迹的影响，由于飞机和高速平台速度差异较大，使得在飞机和高速平台协同双基构型下该方法成像分辨率低，进而导致对目标的定位精度差。

发明内容

本发明目的在于针对以上方法存在的不足，提出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，用以解决现有技术中在飞机和高速平台协同双基构型下成像分辨率低进而导致对目标的定位精度差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(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：