专利名称：一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计方法
技术领域：
本发明涉及一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计方法，属于合成孔径雷达技术领域。
背景技术：
合成孔径雷达(SAR)是一种全天时、全天候的高分辨率的微波遥感成像雷达，可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上。在环境监测、海洋观测、资源勘探、农作物估产、 测绘和军事等方面的应用上具有独特的优势，可发挥其他遥感手段难以发挥的作用。星载SAR波位设计是星载SAR总体设计的一个重要方面，主要是在不同的视角对脉冲重复频率等工作参数进行设计，满足系统的性能指标。波位设计包括波束参数设计和工作参数设计。其中，波束参数包括波束宽度、波束指向、旁瓣水平；工作参数包括脉冲重复频率、起始采样时刻、回波窗口信息等。为了满足系统的测绘带宽度、分辨率、距离模糊比、 方位模糊比和等效噪声后向散射系数等指标要求，需要对系统的波束参数、工作参数进行综合考虑，通过折衷得到各波位下满足系统性能指标的工作参数。传统的低地球轨道(LEO) SAR系统的合成孔径时间短，地球自转引入的等效斜视效应较小，在一个合成孔径时间内距离徙动相对于测绘带的回波时延来说较小，在系统设计层面可以忽略。但是在GEO SAR中，轨道高度大，地球自转影响严重，未进行零多普勒控制时，等效斜视效应严重，在一个合成孔径时间内距离徙动很大，计算回波开启时间和回波窗口信息时必须考虑等效斜视效应对测绘带斜距信息的影响；而且GEO SAR相干积累时间长，不同的系统分辨率或在不同的轨道位置时相干积累时间各不相同，需要针对不同的轨道位置、波束中心视角和系统的分辨率需求计算相干积累时间。传统的波位设计方法基于 LEO SAR的正侧视模式给出，未考虑等效斜视效应带来的距离徙动的影响，而且未考虑不同相干积累时间的需求，会导致真实的回波受到发射脉冲或星下点回波的遮挡。因此需要提出一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计方法来解决这些问题。所以，提出一种能够精确进行GEO SAR波位设计的方法，对于系统参数设计和整体仿真尤其重要。
发明内容
本发明的目的是为了改善现有技术在倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计中的不足，针对地球自转的影响，提出一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计方法。本发明方法是通过下述技术方案实现的一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计方法，包括如下步骤设定卫星运行轨道为椭圆轨道，半长轴为a，偏心率为e，轨道倾角为α i，近地点幅角为ω，卫星到地心的距离为Rs，卫星运行的角速度为，卫星的速度平台为Vs，平台与目标的相对速度为Vst，卫星在轨道平面内所在位置的纬度幅角为α，斜距平面内雷达观测的视角为中心视角Y，地球半径为民，地球的自转速度为，卫星到目标的中心斜距为R，目标所在位置的地心角为P，系统的工作波长为λ，发射信号的脉冲宽度为Τρ，保护带时间为 Tg，脉冲重复频率为PRF。步骤一，根据卫星平台所处位置的纬度幅角α、波位的中心视角θ i和系统分辨率 P…计算满足系统指标所需要的相干积累时间Ta。次优分辨的情况下，相干积累时间取决于系统要求的分辨率大小，具体计算如下
权利要求
1. 一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计方法，其特征在于包括如下步骤步骤一，根据卫星平台所处位置的纬度幅角a、波位的中心视角Si和系统分辨率 P…计算满足系统指标所需要的相干积累时间Ta ；次优分辨的情况下，相干积累时间取决 于系统要求的分辨率大小，具体计算如下 其中，Vst为平台与目标的相对速度，A为系统的工作波长；R为中心斜距； 斜距平面内雷达观测的中心视角为e i的波位对应的中心斜距R为
2.根据权利要求1所述的一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计方法，其特征在于所述步骤二中αs取决于卫星平台走过的轨迹长度和卫星平台的地心距
3.根据权利要求1所述的一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计方法，其特征在于所述步骤四中脉冲重复频率的优化选择原则为根据距离向模糊比、方位向模糊比和等效噪声后向散射系数的指标要求，通过不断的迭代选出同时满足上述指标要求的最小脉冲重复频率值。
全文摘要
本发明涉及一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的波位设计方法，属于合成孔径雷达技术领域。本发明通过满足系统指标所需要的相干积累时间，计算卫星平台运行走过的纬度幅角范围，再根据卫星平台与目标的相对几何关系，考虑地球自转的影响，精确计算测绘带的回波窗口信息；然后根据星下点回波和发射脉冲遮挡，计算有效的PRF范围，并绘制斑马图。在有效PRF范围内，设计工作参数，优化选择PRF，满足系统性能的要求，完成GEO SAR波位设计，能够更为精确的计算得到GEO SAR的测绘带的最小斜距和回波窗口信息，尤其适用于椭圆轨道、不能忽略地球自转的星载SAR平台的波位设计。
文档编号G01S13/90GK102508243SQ201110323769
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者曾涛, 朱宇, 胡程, 董锡超, 龙腾 申请人:北京理工大学