星载sar实现扫描地面运动目标指示的方法、装置及系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 本发明享受中华人民共和国自然科学基金项目的资助，资助号为61372185,兹此 说明。
技术领域
[0002] 本发明涉及星载合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar)技术领域，尤其 涉及一种星载SAR实现扫描地面运动目标指示（GMTI,Ground Moving Target Indication) 的方法、装置及系统。
【背景技术】
[0003] 无论在军事上还是民用中，地面运动目标指示都具有重要的作用。在军事上，所述 地面运动目标指示能够检测车载导弹、坦克、自行火炮、装甲车和机动雷达等运动目标。在 民用上，所述地面运动目标指示能够检测运动的汽车、火车和海面上运行的船只，从而为交 通监管提供必要的信息。
[0004] 常规SAR/GMTI模式利用SAR成像发现静止目标，同时利用GMTI发现运动目标，两 者协同工作可对战场中感兴趣的静止目标和运动目标进行监视。但是，SAR/GMTI模式在雷 达掠过运动目标以后将无法再次观测到所述目标，即：运动目标只出现在大约一个合成孔 径时间内，而在之前和之后的时间段内将无法获取该目标的信息，也就无法实现对目标的 连续监视和跟踪。上述缺陷严重影响了SAR/GMTI模式在战场监视和交通监管时的应用效 果。
[0005] 星载SAR扫描GMTI模式是一种新的基于SAR系统的GMTI工作方式，与常规SAR/ GMTI相同，星载SAR扫描GMTI模式具有同时实现对静止目标成像和对运动目标检测的特 点。星载SAR扫描GMTI模式可以弥补常规SAR/GMTI只能检测一次的缺陷，星载SAR扫描 GMTI模式能够多次观测同一区域，在不降低分辨率的情况下，对该区域内的运动目标实现 多次检测，进而实现对目标的跟踪。
[0006] 在未来的星载SAR系统中，扫描GMTI模式将成为雷达系统的主要工作模式。现有 技术中，虽然部分预研星载SAR系统设计已完成扫描GMTI模式，能得到较好的GMTI设计性 能；但是，尚未有具体解决方案能实现星载SAR扫描GMTI模式。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明实施例期望提供一种星载SAR实现扫描GMTI的方法、装置及系 统，在不降低所述星载SAR成像分辨率的情况下，增加了观测区域内运动目标的检测次数， 为实现运动目标跟踪提供了保障。
[0008] 为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
[0009] 本发明实施例提供了一种星载合成孔径雷达SAR实现扫描地面运动目标指示 GMTI的方法，包括：
[0010] 设计星载SAR实现扫描GMTI的参数；
[0011] 上传携带有所述星载SAR实现扫描GMTI的参数的第一脉冲信号至所述星载SAR ;
[0012] 所述星载SAR根据所述星载SAR实现扫描GMTI的参数多次扫描观测区域。
[0013] 上述方案中，所述设计星载SAR实现扫描GMTI的参数包括：
[0014] 输入系统参数和指标要求，所述指标要求包括第一观测次数；
[0015] 根据所述系统参数确定条带方位分辨率；
[0016] 根据所述条带方位分辨率计算波束扫描角速度；
[0017] 根据所述参数第一观测次数设置调整观测区域幅长，并根据所述波束扫描角速度 计算单次扫描周期；
[0018] 计算每单次扫描的起始扫描角、终止扫描角、波束步进次数和步进驻留脉冲数；
[0019] 其中，所述星载SAR实现扫描GMTI的参数为：所述第一观测次数、所述条带方位分 辨率、所述波束扫描角速度、所述单次扫描周期、所述单次扫描的起始扫描角、终止扫描角、 波束步进次数和步进驻留脉冲数。
[0020] 上述方案中，所述星载SAR根据所述星载SAR实现扫描GMTI的参数多次扫描观测 区域包括：
[0021] 在每单次扫描中，所述星载SAR根据所述起始扫描角控制天线波束指向后，发射 一串第二脉冲信号；
[0022] 所述星载SAR根据所述波束步进次数进行多次步进；在每次步进中，所述星载SAR 根据波束步进角度调整所述天线波束指向后，发射一串第三脉冲信号。
[0023] 上述方案中，所述根据所述第一观测次数设置调整观测区域幅长，并根据所述波 束扫描角速度计算单次扫描周期包括：
[0024] 设置所述观测区域幅长；
[0025] 根据所述设置的观测区域幅长和所述波束扫描角速度计算所述单次扫描周期，进 而计算所述单次扫描周期内卫星轨迹在地面的投影长度；
[0026] 根据所述单次扫描周期内卫星轨迹在地面的投影长度计算第二观测次数；
[0027] 当所述第二观测次数不等于所述第一观测次数时，修改所述观测区域幅长；
[0028] 根据所述修改后的观测区域幅长和所述波束扫描角速度重复计算所述单次扫描 周期、所述单次扫描周期内卫星轨迹在地面的投影长度和所述第二观测次数，直到当所述 第二观测次数等于所述第一观测次数时，不再修改所述观测区域幅长。
[0029] 上述方案中，所述条带方位分辨率为k与Vg除以B a的乘积，其中，所述k为方位展 宽系数，所述VgS不考虑波束扫描时波束在地面的移动速度，所述B 3为多普勒带宽；
[0030] 所述波束扫描角速度为P sran GMTI除以所述条带方位分辨率后减1与所述V g除以 R的乘积，其中，所述Ps__eMTI为方位分辨率，所述R为测绘带中心斜距；所述单次扫描的起 始扫描角为9 正切乘以所述R后，减去所述单次扫描周期内卫星轨迹在地面的投影 长度，再除以所述R后的反正切，其中，所述9 start_P为上一次扫描的起始扫描角。
[0031] 本发明实施例还提供了一种星载SAR实现扫描GMTI的装置，包括：
[0032] 参数设计模块，用于设计星载SAR实现扫描GMTI的参数；
[0033] 参数上传模块，用于上传携带有所述星载SAR实现扫描GMTI的参数的第一脉冲信 号至所述星载SAR。
[0034] 上述方案中，所述参数设计模块用于设计星载SAR实现扫描GMTI的参数包括：
[0035] 输入系统参数和指标要求，所述指标要求包括第一观测次数；
[0036] 根据所述系统参数确定条带方位分辨率；
[0037] 根据所述条带方位分辨率计算波束扫描角速度；
[0038] 根据所述第一观测次数设置调整观测区域幅长，并根据所述波束扫描角速度计算 单次扫描周期；
[0039] 计算每单次扫描的起始扫描角、终止扫描角、波束步进次数和步进驻留脉冲数；
[0040] 其中，所述星载SAR实现扫描GMTI的参数为：所述第一观测次数、所述条带方位分 辨率、所述波束扫描角速度、所述单次扫描周期、所述单次扫描的起始扫描角、终止扫描角、 波束步进次数和步进驻留脉冲数。
[0041] 本发明实施例还提供了一种星载SAR实现扫描GMTI的系统，包括：
[0042] 星载SAR实现扫描GMTI的装置，用于设计星载SAR实现扫描GMTI的参数，及上传 携带有所述星载SAR实现扫描GMTI的参数的第一脉冲信号至所述星载SAR ;
[0043] 所述星载SAR，用于根据所述星载SAR实现扫描GMTI的参数多次扫描观测区域。
[0044] 上述方案中，所述星载SAR实现扫描GMTI的装置包括：
[0045] 参数设计模块，用于设计星载SAR实现扫描GMTI的参数；
[0046] 参数上传模块，用于上传携带有所述星载SAR实现扫描GMTI的参数的第一脉冲信 号至所述星载SAR。
[0047] 上述方案中，所述星载SAR包括：
[0048] 第二脉冲信号模块，用于在每单次扫描中，所述星载SAR根据所述起始扫描角控 制天线波束指向后，发射第二脉冲信号；
[0049] 第三脉冲信号模块，用于所述星载SAR根据所述波束步进次数进行多次步进；在 每次步进中，所述星载SAR根据波束步进角度调整所述天线波束指向后，发射第三脉冲信 号。
[0050] 本发明实施例所提供的星载SAR实现扫描GMTI的方法、装置及系统，由星载SAR 实现扫描GMTI的装置设计星载SAR实现扫描GMTI的参数后，上传携带有所述星载SAR实 现扫描GMTI的参数的第一串脉冲信号至所述星载SAR ;所述星载SAR根据所述星载SAR实 现扫描GMTI的参数多次扫描观测区域。由于本发明实施例的所述星载SAR可以多次扫描 观测区域，因此，可以多次检测所述观测区域内的运动目标；同时，所述星载SAR实现扫描 GMTI的装置对星载SAR实现扫描GMTI的参数的设计，可以满足对所述星载SAR的成像分辨 率的要求。
【附图说明】
[0051] 图1为本发明实施例1提供的星载SAR实现扫描GMTI的参数设计方法的实现流 程不意图；
[0052] 图2为本发明实施例2提供的星载SAR实现扫描GMTI的方法的实现流程示意图；
[0053] 图3为本发明实施例2提供的星载SAR实现扫描GMTI的方法的另一实现流程示 意图；
[0054] 图4为本发明实施例1和2提供的星载SAR实现扫描GMTI的方法的示意图；
[0055] 图5为本发明实施例1和2提供的星载SAR实现扫描GMTI的方法的单次扫描几 何结构图；
[0056] 图6为本发明实施例3提供的星载SAR实现扫描GMTI的装置的组成结构示意图；
[0057] 图7为本发明实施例4提供的星载SAR实现扫描GMTI的系统的组成结构示意图。
【具体实施方式】