[发明专利]扫描模式下多模态小卫星SAR的系统参数设计及发射功率优化方法

权利要求书

1.扫描模式下多模态小卫星SAR的系统参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：确定扫描波位数；

扫描波位数N_B与各子条带的扫描时间和波束驻留时间有关；

设k表示子条带的编号，则第k个子条带对应的扫描时间T_Fk和波束驻留时间T_Dk分别为：

式中，λ为波长，R_k为天线到子条带中心的距离，v_g为卫星对地速度，D_a为方位向天线长度，v_s为星载SAR的运行速度，ρ_a为方位向分辨率，N_L为有效多视数；

将最近子条带对应的扫描时间除以最远子条带对应的波束驻留时间，计算出扫描波位数N_B：

式中，R_N和R_F分别为最近和最远子条带对应的斜距；

步骤2：确定各子条带的位置，各子条带视角γ，入射角α与子条带波束中心的地心角的关系如下：

式中，R_e为地球半径，H为卫星高度；

步骤3：根据地距分辨率ρ_gr的指标要求确定信号带宽B_r，对应的计算公式为：

式中，C为光速，α_a1为对应的入射角，表示第1个子条带近距R_n1对应的地心角；

步骤4：计算天线最小面积A_min：

式中，R_f,max为最远端距离，θ_f,max为最远端入射角；

步骤5：确定各子条带的扫描时间T_Fk、驻留时间T_Dk、回归时间T_Rk；

其中的回归时间T_Rk是指某一子条带两个burst之间的时间间隔；

T_Fk和T_Dk分别由式(1)和式(2)进行计算；

T_Rk由下式进行计算：

步骤6：进行各子条带PRF的选择和PRF样本数的确定，为了减少方位模糊，第k个子条带的PRF满足：

PRF_k≥B_p (17)

式中，B_p为多普勒带宽，且有B_p＝v_s/ρ_a，为了减少距离模糊，第k个子条带的PRF应满足：

式中，m表示场景回波与发射脉冲之间间隔的脉冲数，R_nk和R_fk分别表示第k个子条带对应的近距和远距，PRF_k表示第k个子条带的PRF；

得出PRF的范围后，进行斑马图的绘制；

步骤7：对各子条带内的距离模糊比RASR_k和方位模糊比AASR_k进行验证；

距离模糊比RASR_k的相关计算公式为:

式中，i为主波束内距离单元的序号，j是模糊区的序号，R_ki是主波束内第i个距离单元对应的斜距，R_kij是主波束第i个距离单元第j个模糊区对应的斜距，S_ki、S_kai分别是第k个子条带第i个距离单元的回波功率、模糊功率，G_kij、θ_kij分别是第k个子条带第i个距离单元的第j个模糊区对应的天线增益、入射角，n₁和n₂分别为近端模糊区的下限序号和远端模糊区的上限序号，φ_kij是第k个子条带第i个距离单元的第j个模糊区与波束中心线的夹角，l_r为距离向天线尺寸，N_k为第k个子条带主波束内距离单元的个数；

方位模糊比AASR_k的相关计算公式为：

式中，l_a为方位向天线尺寸，f为多普勒频率；

步骤8：计算所需的平均发射功率P_av：

式中，P_t为峰值功率，PRI_min为各条带脉冲重复间隔中的最小值，T_r为脉冲宽度；

步骤9：对归一化等效噪声系数NEσ⁰是否满足要求进行验证，对应公式为：

式中，R_max为雷达与场景的最远距离，B_k为玻尔兹曼常数,T₀＝290K，F_n为接收机噪声系数,L_s为系统损耗，G为天线波束中心增益，ρ_gr为地距分辨率；

步骤10：利用下式验证数据率f_D是否满足要求：

式中，Q是每个采样点的量化位数，ρ_r为斜距分辨率，k_s为过采样系数；

步骤11：输出系统参数。