[发明专利]一种高机动平台SAR成像参数优化设计方法

说明书

本发明给出了一种高机动平台SAR成像参数优化设计方法，利用该方法能够解决高机动平台SAR在确定轨迹和多个成像指标非线性约束条件下的实时参数设计问题。步骤如下：首先，建立高机动平台SAR成像工作几何；然后以前斜视角、方位向过采样系数、入射角和占空比为优化变量，以图像质量最优为代价函数，建立目标函数；最后，通过建立优化数学模型进行参数求解。本发明突出的优点是：能够在满足SAR成像指标要求的前提下，快速获取使图像性能最优的成像参数，为高机动平台SAR成像的实时参数设计提供了保证。

技术领域

本发明涉及一种高机动平台SAR成像参数优化设计方法，主要应用于相控阵SAR成像参数设计领域。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种高分辨微波成像雷达，不仅能够实现目标的二维高分辨率成像，还具有全天时、全天候、多极化、抗干扰等优点，具有很好的军事应用前景。但是由于高机动平台具有飞行速度快、机动性强、大斜视角工作和空间尺寸有限等特点，使得高机动SAR成像具备适应复杂工作环境的能力，同时也给成像设计和实时成像技术带来了很大的压力。具体表现在以下几个方面：1、高机动平台SAR成像重频高，回波数据量大，对成像实时处理带来挑战；2、平台机动性强，要求高机动平台SAR成像必须具备成像参数快速优化设计的能力；3、成像指标与成像优化设计参数间为多元非线性约束关系。需要设计快速稳定寻优算法满足高机动平台SAR成像参数优化设计的时效性。

现有技术中，许多研究者提出通过调整高机动平台航迹来优化设计参数，也即要求航迹必须适应参数设计，对于大机动飞行的工作状态，航迹调整比较困难，导致在确定航迹下难以实现参数优化设计。还有部分研究者提出通过时序设计来得到成像参数。该类设计方法均是在前斜视角和脉宽确定的情况下进行设计的，并没有综合考虑成像约束条件，这就导致在硬件系统一定的情况，不能发挥SAR的最大威力。

文献【郭媛,索志勇.弹载SAR系统参数优化设计方法[J].系统工程与电子技术，2020】，针对弹载平台的SAR成像参数进行了优化设计。其在设计时，主要考虑在弹载平台俯冲段的使用。弹载平台俯冲段飞行高度低，参数设计时，不需考虑距离模糊和方位模糊约束的限制。然而对于高机动平台SAR，距离模糊和方位模糊在参数设计时必须进行考虑。而且文献【郭媛,索志勇.弹载SAR系统参数优化设计方法[J].系统工程与电子技术，2020】中采用遗传算法进行优化数学模型求解，但并未给出明确的、具体的、完整的实现方法。传统遗传算法对种群所有个体采用相同的变异率且不随种群代数变化，这样使得如果采用较小变异率，会使得算法过快收敛，容易陷入局部最优解，采用较大变异率又会导致算法收敛速度变慢，甚至不收敛。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高机动平台SAR成像参数优化设计方法。该方法考虑距离模糊和方位模糊约束的限制，适用于任意飞行轨迹，提出采用改进的遗传算法避免不收敛和收敛太快易陷入局部最优的情况，可完全在线进行SAR成像参数设计。利用该方法可解决确定轨迹和多个成像指标非线性约束条件下的成像参数优化设计问题。该方法能够在满足成像指标要求的前提下，快速获取使图像性能最优的成像参数，为高机动平台SAR成像的实时参数设计提供了保证。

本发明采用的技术方案为：一种高机动平台SAR成像参数优化设计方法，步骤如下：

(1)建立高机动平台SAR成像工作几何；

(2)在步骤(1)建立的高机动平台SAR成像工作几何下，建立高机动平台SAR成像指标和成像参数之间的数学关系；

(3)从步骤(2)建立的高机动平台SAR成像指标和成像参数之间的数学关系中，确定优化变量和代价函数，从而建立高机动平台SAR成像参数优化设计目标函数；

(4)建立基于改进遗传算法的优化数学模型，对步骤(3)建立的高机动平台SAR成像参数优化设计目标函数进行参数求解。