[发明专利]基于梯度理论的双基前视SAR发射机飞行轨迹设计方法

摘要

本发明提出了一种基于梯度理论的双基前视SAR发射机飞行轨迹设计方法，用于解决现有技术中存在的飞机与高速平台协同双基构型下成像分辨率低进而导致对目标的定位精度差的问题。实现步骤为：建立双基前视SAR空间几何模型；通过梯度理论计算发射机的飞行高度；计算发射机初始斜视角的投影角；计算初始双基投影角；确定发射机的初始位置；通过梯度理论计算地距分辨率和多普勒分辨率在xoy平面的投影；确定发射机与接收机的轨道偏移角；获取双基前视SAR发射机飞行轨迹参数。本发明设计的发射机飞行轨迹有效的提高了飞机和高速平台协同双基构型下的成像分辨率，可适用于目标检测中的精确定位。

主权项

1.一种基于梯度理论的双基前视SAR发射机飞行轨迹设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立双基前视SAR空间几何模型：按照右手螺旋定则，以接收机星下点为坐标原点，建立双基前视SAR空间三维直角坐标系xyoz，其中，接收机从坐标原点正上方出发在yoz平面内做陡降运动，发射机在与xoy平面垂直的平面内沿直线运动，目标点P位于y轴上；接收机与xoy平面的距离为H_R，与目标点P的直线距离为R_R，接收机和目标点P的连线与z轴的夹角为θ_R；发射机与目标点P的直线距离为R_T，与接收机的轨道偏移角为Ψ，与xoy平面的距离为H_T，发射机斜视角为θ_T，发射机斜视角的投影角为θ_TG，双基角为φ；(2)通过梯度理论计算发射机的飞行高度H_T：其中，P_r表示地距分辨率，K₂表示地距分辨率系数，R_RG表示接收机与目标点P的直线距离在xoy平面的投影，φ_max表示双基投影角的最大值，φ_max≥α_max，α_max表示发射机的最大目标偏移角，k₁为常系数，S_T表示发射机在接收机陡降段的飞行距离，R表示发射机与目标点P的最近距离；(3)计算发射机初始斜视角的投影角θ_TG0：其中，R_TG表示发射机与目标点P的直线距离在xoy平面的投影，θ_T0表示发射机初始斜视角，其取值范围为[0°,0.5°]；(4)计算初始双基投影角φ₀：φ₀＝90°‑Ψ_min‑θ_TG0其中，Ψ_min表示轨道偏移角Ψ的最小值，Ψ_min≥90°‑θ_TG0‑φ_max+α_max；(5)确定发射机的初始位置(X_t,Y_t,Z_t)：X_t＝y_P‑Rcosφ₀Y_t＝Rsinφ₀Z_t＝H_T其中，X_t表示发射机初始位置在x轴方向的坐标值，Y_t表示发射机初始位置在y轴方向的坐标值，Z_t表示发射机初始位置在z轴方向的坐标值，y_P表示目标点P在y轴方向的坐标值；(6)通过梯度理论计算接收机和目标点P的各个单位距离下的地距分辨率P_r和多普勒分辨率在xoy平面的投影P_a；(7)确定发射机与接收机的轨道偏移角Ψ：确定初始状态下发射机与接收机的轨道偏移角Ψ的取值范围，Ψ_min≤Ψ≤90°，同时计算目标点P的二维分辨率夹角β，并绘制Ψ与β的关系图，然后选取关系图上P_r和P_a同时小于m米的轨道偏移角Ψ，0≤m≤2；(8)获取双基前视SAR发射机飞行轨迹参数：对发射机的飞行高度H_T、发射机的初始位置(X_t,Y_t,Z_t)和发射机与接收机的轨道偏移角Ψ进行整合，得到双基前视SAR发射机飞行轨迹参数。