[发明专利]一种高分辨率SAR卫星距离模糊度性能分析方法

摘要

本发明涉及一种高分辨率SAR卫星距离模糊度性能分析方法，该方法通过精确计算高分辨率SAR卫星距离模糊度指标，对高分辨率SAR卫星的系统设计结果进行检验和复核，特别是针对基于变重频模式的高分辨率SAR卫星，属于SAR卫星总体设计技术领域。

主权项

1.一种高分辨率SAR卫星距离模糊度性能分析方法，其特征在于步骤如下：(1)根据待分析成像点坐标和瞬时时刻的SAR卫星位置和速度，进行精确地矢量计算，得到瞬时时刻成像点回波的瞬时多普勒频率；(2)根据瞬时时刻SAR卫星位置、速度、姿态、波束扫描角和已知的地面处理系统方位向处理带宽，进行瞬时时刻波束覆盖范围内所有点回波信号的多普勒频率变化范围计算，得到瞬时时刻有用回波信号的带宽范围；(3)根据步骤(1)计算得到的瞬时时刻成像点回波的瞬时多普勒频率和步骤(2)计算得到的瞬时时刻有用回波信号的带宽范围，判断成像点回波是否在有用回波信号的带宽范围内，如果成像点回波不在有用回波信号的带宽范围内，说明该时刻成像点回波信号将在信号处理中去除掉，成像点回波信号强度和模糊强度不包含在最终的图像中，不对该时刻的成像点回波进行处理；如果成像点回波在有用回波信号的带宽范围内，继续向下执行步骤(4)；(4)根据瞬时时刻精确的轨道模型、地球模型、卫星姿态、天线安装位置和角度和雷达天线电扫描角，进行坐标变换，得到瞬时时刻成像点在天线球面坐标系下的位置坐标；(5)根据步骤(4)计算得到的瞬时时刻成像点在天线球面坐标系下的坐标，进行成像点在SAR卫星天线方位向和距离向主剖面上的离轴角和增益计算，得到瞬时时刻成像点的三维天线方向图增益G；(6)根据待分析的成像点坐标和瞬时时刻卫星的位置坐标，计算得到瞬时时刻SAR卫星到成像点的斜距Ri；(7)根据步骤(6)计算得到的瞬时时刻SAR卫星到成像点的斜距Ri，进行瞬时时刻成像点波束入射角计算，得到瞬时入射角θi；(8)根据步骤(7)计算得到的瞬时时刻成像点波束入射角和选定的待成像地物种类，进行地物后向散射系数计算，得到瞬时时刻成像点地物后向散射系数σ0；(9)根据步骤(5)计算得到的瞬时时刻成像点天线增益G、步骤(6)计算得到的瞬时时刻成像点到SAR卫星的斜距Ri、步骤(7)计算得到的瞬时入射角θi以及步骤(8)计算得到的瞬时时刻成像点地物后向散射系数σ0，进行回波信号强度计算，得到瞬时时刻成像点回波信号强度Is；(10)根据步骤(6)计算得到的瞬时时刻成像点到SAR卫星的斜距Ri，以及已知的SAR卫星脉冲重复频率(PRF)的变化规律，计算成像点回波信号的发射时刻，得到瞬时时刻成像点回波信号的发射脉冲时刻Nr‑Ns；(11)根据步骤(10)计算得到的瞬时时刻成像点回波信号的发射脉冲时刻Nr‑Ns，以及SAR卫星PRF的变化规律，分别计算发射脉冲时刻前和发射脉冲时刻后的脉冲时间间隔，用于计算模糊斜距大于成像点斜距的模糊点和模糊斜距小于成像点斜距的模糊点回波信号强度；(12)根据步骤(11)计算得到的发射脉冲时刻前和发射脉冲时刻后的脉冲时间间隔，分别向前/向后累加模糊数Na个发射脉冲间隔，得到模糊数为Na的向前/向后距离模糊点与成像点的发射脉冲时间差；(13)根据步骤(12)计算得到的瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后距离模糊点与成像点的发射脉冲时间差，分别计算得到瞬时时刻大于/小于成像点斜距的模糊点斜距；(14)根据步骤(1)计算得到的瞬时时刻成像点回波的瞬时多普勒频率、步骤(13)计算得到的瞬时时刻大于/小于成像点斜距的模糊点斜距、以及步骤(6)计算得到的瞬时时刻SAR卫星到成像点的斜距Ri，构造三元方程组，进行方程组求解，得到瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点在地球惯性系下的位置坐标；(15)根据瞬时时刻精确的轨道模型、地球模型、卫星姿态、天线安装位置和角度和天线电扫描角，对步骤(14)计算得到的瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点在地球惯性系下的位置坐标进行坐标变换，得到瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点在天线球面坐标系下的位置坐标；(16)根据步骤(15)计算得到的瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点在天线球面坐标系下的位置坐标，进行模糊点对应的方位向和距离向主剖面增益计算，得到瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点对应的准确三维天线方向图增益；(17)根据步骤(13)计算得到的瞬时时刻大于/小于成像点斜距的模糊点斜距，分别进行向前/向后模糊点波束入射角计算，得到瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点波束入射角；(18)根据步骤(17)计算得到的瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点波束入射角和选定的待成像地物种类，进行向前/向后模糊点地物后向散射系数计算，得到瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点地物后向散射系数；(19)根据步骤(13)计算得到的瞬时时刻大于/小于成像点斜距的模糊点斜距、步骤(16)计算得到的瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点对应的准确三维天线方向图增益、步骤(17)计算得到的瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点波束入射角以及步骤(18)计算得到的瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点地物后向散射系数，进行向前/向后模糊点回波信号强度计算，得到瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点回波信号强度；(20)采用步骤(12)‑步骤(19)的方法，进行除所涉及的瞬时时刻模糊数为Na的模糊点外，瞬时时刻其他模糊点的回波信号强度计算，得到瞬时时刻所有模糊点总模糊强度，包含步骤(19)得到的瞬时时刻模糊数为Na的向前/向后模糊点回波信号强度；(21)采用步骤(1)‑步骤(20)的方法，进行除所涉及的瞬时时刻的其他时间点的成像点回波强度和距离模糊强度，累加得到总的成像点回波信号强度，包含步骤(9)得到的瞬时时刻成像点回波信号强度，和距离模糊强度，包含步骤(20)得到的瞬时时刻所有模糊点总模糊强度；(22)利用步骤(21)计算得到的总的成像点回波信号强度和距离模糊强度，计算得到距离模糊度指标。