专利名称：一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法
技术领域：
本发明涉及一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，属于天基雷达跟踪成像领域，用于对空间非合作目标进行高分辨跟踪成像，输出目标的二维图像信息。
背景技术：
空间非合作目标远距离探测要求天线具有高的增益，因此天线波束宽度一般较窄；同时，由于空间飞行器相对运动速度巨大，因此，在成像时间内，空间非合作目标将超出波束范围，无法得到理想的ISAR成像效果。例如，天基雷达波束宽度I. 3°，如图I所示，假设系统所需的ISAR成像分辨率为0.15m，则成像相干积累转角为4. 2°。由于成像相干积累转角大于波束宽度，因此必须在成像的同时实时跟踪测量目标，修正目标角度偏量，使目 标始终处于波束照射区内。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，采用边跟踪边成像的方法对目标进行测量和高分辨成像，将雷达跟踪信号嵌入到成像信号中，完成步进频脉冲综合、ISAR成像和单脉冲测角功能。通过合理的发射波形时序设计，在完成目标成像所需的时间内，保证目标始终处于雷达波束宽度之内，解决ISAR成像时间内目标超出波束宽度范围的问题。本发明的技术解决方案是一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，步骤如下(I)设置雷达参数，包括波束切换时间T1、处理周期时间间隔和距离分段起始占.(2)当雷达捕获到目标之后，在一个测量周期内，雷达按照步骤(I)中设置的参数发射步进频综合脉冲信号并接收目标回波信号，进行步进频综合脉冲处理，合成宽带高分辨信号；(3)雷达发射单脉冲测角信号，之后雷达利用和波束接收目标的回波信号，下一个脉冲重复周期，雷达采用方位差波束对目标的回波信号进行接收，再下一个脉冲重复周期，雷达采用俯仰差波束对目标的回波信号进行接收，以上三个脉冲重复周期即完成了一次测角信号的接收；；(4)重复步骤(3)，重复次数与相干积累脉冲个数Nacc相等，即完成了一组测角信号的接收，之后根据单脉冲测角原理对目标的角度信息进行解算，得到目标方位角和俯仰角；(5)根据步骤(4)得到目标方位角和俯仰角调整天线的波束中心指向，之后返回步骤(2)，直到天线被调整的满足预设的等效积累转角，进入步骤(6)；(6)根据ISAR算法对步骤⑵中合成的宽带高分辨信号进行处理，从而得到目标的二维图像输出。
所述波束切换时间T1应满足T1 ≤ 2Rmin/c- T ；其中，T为雷达的脉冲时宽，Rmin为雷达的最近作用距离，c为光速；所述处理周期时间间隔为步进频脉冲综合脉冲时间T3和单脉冲测角时间T2之和，且满足T3+T2 SCPI≤CP1max其中，脉冲重复间隔的上限CPIniax =入/(2 (OniinLhL为目标方位维尺寸，《min为等效旋转角速度且《min = v/r，其中V为雷达与目标之间的相对速度，r为目标与雷达之间的距离。所述距离分段起始点的具体设置方法如下第一个距离分段起始点即为雷达的最近作用距离Rmin，第二个距离分段起始点为第一个距离分段的最大作用距离，第三个距离分段起始点为第二个距离分段的最大作用距离，以此类推，直到计算出的 每段的最大作用距离
权利要求
1.一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，其特征在于步骤如下 (1)设置雷达参数，包括波束切换时间T1、处理周期时间间隔和距离分段起始点； (2)当雷达捕获到目标之后，在一个测量周期内，雷达按照步骤(I)中设置的参数发射步进频综合脉冲信号并接收目标回波信号，进行步进频综合脉冲处理，合成宽带高分辨信号; (3)雷达发射单脉冲测角信号，之后雷达利用和波束接收目标的回波信号，下一个脉冲重复周期，雷达采用方位差波束对目标的回波信号进行接收，再下一个脉冲重复周期，雷达采用俯仰差波束对目标的回波信号进行接收，以上三个脉冲重复周期即完成了一次测角信号的接收； (4)重复步骤(3)，重复次数与相干积累脉冲个数Na。。相等，即完成了一组测角信号的接收，之后根据单脉冲测角原理对目标的角度信息进行解算，得到目标方位角和俯仰角； (5)根据步骤(4)得到目标方位角和俯仰角调整天线的波束中心指向，之后返回步骤(2)，直到天线被调整的满足预设的等效积累转角，进入步骤(6)； (6)根据ISAR算法对步骤(2)中合成的宽带高分辨信号进行处理，从而得到目标的二维图像输出。
2.根据权利要求I所述的一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，其特征在于所述波束切换时间T1应满足 Ti ≤2Rmin/C- T ； 其中，T为雷达的脉冲时宽，Rmin为雷达的最近作用距离，C为光速。
3.根据权利要求I所述的一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，其特征在于所述处理周期时间间隔为步进频脉冲综合脉冲时间T3和单脉冲测角时间T2之和，且满足T3+T2 ≤ CPImax 其中，脉冲重复间隔的上限CPIniax = X/(2 (OniinL), L为目标方位维尺寸，GJniin为等效旋转角速度且《min = v/r，其中V为雷达与目标之间的相对速度，r为目标与雷达之间的距离。
4.根据权利要求I所述的一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，其特征在于所述距离分段起始点的具体设置方法如下 第一个距离分段起始点即为雷达的最近作用距离Rmin,第二个距离分段起始点为第一个距离分段的最大作用距离，第三个距离分段起始点为第二个距离分段的最大作用距离，以此类推，直到计算出的 RmaxOi)≥rmax 为止； 每段的最大作用距离
全文摘要
一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，针对天基步进频分时和差测角体制雷达对空间高速非合作目标高分辨成像问题，通过合理的雷达参数设计和信号流程设计，将目标跟踪算法嵌入到成像算法中，利用一套发射信号时序即可实现分时和/差窄波束雷达二维跟踪成像功能，解决空间目标在成像过程中超出雷达波束范围条件下的成像问题。
文档编号G01S7/32GK102680975SQ20121016889
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者宋大伟, 尚社 申请人:西安空间无线电技术研究所