[发明专利]一种适用于船舶引导成像的星载SAR实时成像参数计算方法

说明书

本发明涉及一种适用于船舶引导成像的星载SAR实时成像参数计算方法，属于低轨SAR载荷卫星自主成像技术领域；步骤一、确定SAR卫星的成像模式、极化方式和成像时长；步骤二、设定波位组的个数,及各波位组的参数；步骤三、选择各波位组的脉冲宽度、带宽和PRF分频码；计算帧长；步骤四、解析目标船舶报文得到卫星星下点纬度、真实斜距及天线波束扫描角度，选择对应的波位组固定参数；步骤五、计算实际的发射接收脉冲延迟数、采样起始时间、成像起始时刻和成像结束时刻；步骤六、SAR成像系统根据成像指令包完成目标船舶微波成像；本发明实现了对AIS发现目标船舶的短时间(缩短到秒级)内完成实时SAR成像，大幅度提高了对海洋船舶监测的时效性和可见性。

技术领域

本发明属于低轨SAR载荷卫星自主成像技术领域，涉及一种适用于船舶引 导成像的星载SAR实时成像参数计算方法。

背景技术

我国是一个拥有300多万平方公里海洋领土的大国，有丰富的海洋资源。 由于港口众多、航道复杂、海况多变，急需高效准确的船只探测手段来完成军 舰发现定位、海区船只监测、渔船监视、船只遇难救助等任务。合成孔径雷达 卫星(以下简称SAR卫星)具有全天时、全天候、大范围的观测能力，能够宏 观、长期、动态、实时地对海洋进行观测，故已成为海上船只探测分类、监视 和定位的有效手段。

另外，为了辅助SAR卫星实现对海上船只的监测，星上还配备船舶自动识 别分系统((以下简称AIS)，能实现对星下可视范围内船舶AIS信号的监听和解 调，当卫星入境后可由数传分系统将其解调后的报文信息打包下传至地面站。

为了实现对海上船舶监测的实时性，就需要将从AIS发现目标船舶到SAR 对船舶所在区域成像的时间缩短到秒级。但目前卫星SAR载荷的成像流程，通 常需要用户提前分析AIS载荷下传的船舶报文数据，确定目标船舶所在区域， 提前一天给出SAR成像任务规划，生成SAR成像指令包，等到卫星入境后，由 境内地面控制中心上注指令包到卫星，然后等卫星重访到目标船舶所在区域才 能完成微波成像，故实际上很难做到将上述两种载荷的遥感信息数据进行实时 数据融合，不利于用户使用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种适用于船舶引 导成像的星载SAR实时成像参数计算方法，实现了对AIS发现目标船舶的短 时间(缩短到秒级)内完成实时SAR成像，大幅度提高了对海洋船舶监测的时 效性和可见性。

本发明解决技术的方案是：

一种适用于船舶引导成像的星载SAR实时成像参数计算方法，包括如下步 骤：

步骤一、确定SAR卫星成像需求包括成像模式、极化方式和成像时长t；

步骤二、根据成像模式，设定SAR卫星扫描时波位组的个数；每个波位组 设定的参数包括天线波束扫描角度α_f、天线波束宽度、地球地心距、星下点B 对应的地球半径、星下点B对应的海拔高度、卫星速度、卫星相对地面速度、 波束地面移动速度地球半径和天线波束斜距变化范围；不同波位组的参数设定 不同；

步骤三、针对每个波位组选择脉冲宽度；选择带宽；选择PRF分频码；计 算帧长；建立全部波位组参数统计表，包括波位组序号、天线波束扫描角度α_f、 天线波束宽度、PRF分频码、脉冲宽度T_p、带宽、极化方式、帧长l和成像时 长t；波位组序号、天线波束扫描角度α_f、天线波束宽度、PRF分频码、脉冲 宽度T_p、带宽、极化方式、帧长l和成像时长t作为固定参数；

步骤四、目标船舶实时发送报文；当SAR卫星接收到目标船舶的报文时， 解析出卫星星下点B对应的纬度、真实斜距L及天线波束扫描角度；根据真实 斜距L及天线波束扫描角度在全部波位组参数统计表选择对应的波位组固定参 数；