[发明专利]一种高分辨率SAR成像参数计算方法

说明书

本发明提出一种分辨率SAR成像参数计算方法，该方法将成像场景位置、成像合成孔径时长、滑动因子、最小重频、最大重频等参数作为输入条件，通过星地几何模型，分别计算得到成像场景的零多普勒中心时刻以及成像起始、结束时间，并在成像弧段内，以固定的时间步长，选择符合SAR成像性能指标的重频作为成像参数并输出，既降低了计算次数开销，同时避免了返回迭代的搜索过程，节省存储资源，适用于资源受限条件下的星载环境中实现，便于星载硬件进行部署和实施；本发明可通过修改成像合成孔径时长、滑动因子、最小重频、最大重频等参数，实现不同成像分辨率、成像幅宽的滑动聚束成像模式；并且集成了性能指标计算，具有波位设计一体化的特点。

技术领域

本发明属于雷达系统设计技术领域，具体涉及一种分辨率SAR成像参数计算方法，适用于通过整星姿态机动实现高分辨率成像的SAR卫星滑动聚束模式下的波位设计。

背景技术

为实现高分辨率成像同时保证一定的方位向测绘幅宽，高分辨率SAR卫星通常采用滑动聚束模式，通过控制天线波束方位向转动角度，减缓波束足印在地面的滑动速度，同时增加成像点的合成孔径时间，实现高分辨率成像。在卫星转动期间，由于回波距离徙动较大，因此在波位设计上，传统星载SAR中采用的单一重频实现成像的方式将不再有效，必须在整个成像过程中进行变重频设计，通过移动回波窗来保证回波的有效接收。图1给出了滑动聚束的工作示意图。目前，滑动聚束模式已成功应用于德国的TerraSAR-X卫星，并可实现方位向 0.25m分辨率成像。

现有星载SAR滑动聚束模式的波位设计均是基于高精度星地几何模型，通过地面计算机通过反复迭代仿真方式给出。如西安空间无线电技术研究所201910549798.8公开了一种超高分辨率星载SAR的分段变重频时序设计方法，该方法采用固定斜距跨度的方式对方位向进行分段，对方位向回波接收窗以及工作重频进行设计，并通过仿真手段对变重频设计结果进行验证，若不满足条件时，则需重新调整斜距跨度，直到整个场景的回波能够被有效接收。但该方法存在分段数量多导致重频计算次数多、计算量大，同时在反复迭代过程中，需要对中间计算结果进行存储，对存储资源要求高等问题，不适用于资源受限条件下的星载环境中实现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种分辨率SAR成像参数计算方法，降低了计算次数开销，同时避免了返回迭代的搜索过程，节省存储资源，便于星载硬件进行部署和实施。

一种高分辨率SAR成像参数计算方法，包括：

步骤(1)、通过星地链路，接收包括成像场景位置成像合成孔径时长T、滑动因子 A、最小重频和最大重频的计算参数；

步骤(2)、以设定的时间步长，对卫星轨道位置进行外推计算，获取各时刻下的卫星位置和速度

步骤(3)、根据成像场景位置以及外推得到的卫星位置和速度计算各时刻的卫星多普勒频率并选择多普勒频率符号变化时刻，作为成像场景的零多普勒时刻

步骤(4)、以场景的零多普勒时刻为中心，根据滑动聚束模式的总成像时长T，计算成像起始T_s和结束时间T_e；

步骤(5)、根据滑动聚束模式的滑动因子以及成像目标位置计算滑动聚束模式的虚拟中心点坐标

步骤(6)、根据步骤(4)得到的成像起始时间、结束时间以及步骤(5)得到的虚拟中心点坐标以设定的时间步长，从起始时间至结束时间内，根据卫星位置以及天线波束宽度得到天线在距离向的近距点斜距和远距点斜距；

步骤(7)、根据成像模式下最小重频、最大重频，以设定的时间步长，从小到大依次选择符合约束条件的PRF作为系统重频参数；

步骤(8)、对步骤(7)输出的系统重频参数，先对排在第一个的系统重频参数进行SAR 性能指标筛选，若不符合条件，则返回步骤(7)，获得第二个系统重频参数，并判断是否符合SAR性能指标；以此类推，直到找到第一个符合SAR性能指标的系统重频参数。