50000m，i= 1，2,…，100,j= 1，2,…，100。 即划分100个网格，如图2所示每个网格的Λx= 500m，Az= 500m。
[0033] S5 :设置二值矩阵，具体为：对发射站基准轨迹中的各段，设置与各坐标变化网格 对应的夹角二值矩阵、距离分辨率二值矩阵以及方位分辨率二值矩阵；例如，对于轨迹中的 第k段，设置与坐标变化网格对应的夹角二值矩阵Bek=[Bek(i,」)]1。。><1。。、距离分辨率二值 矩阵Brk= [Brk(i，j)]1QQX1。。和方位分辨率二值矩阵Bak= [Bak(i，j)]1QQX1。。，i= 1，2,…，100， j= 1，2,…，100。初始化i= 1，j= 1。
[0034] S6 :计算夹角矩阵、成像距离分辨率矩阵、成像方位分辨率矩阵，具体为：分别计 算发射站轨迹坐标变化网格中每一个坐标点对应地面成像场景各点等距离线梯度和等多 普勒线梯度间的夹角矩阵、成像距离分辨率矩阵、成像方位分辨率矩阵；详细步骤如下：
[0035] A)设置成像场景大小：-100m<X< 100m，-100m<y< 100m。计算发射站轨迹 坐标变化网格Ak*每一个坐标点（AXki，AZk])对应地面成像场景各点（x，y，〇)等距离线 梯度和等多普勒线梯度间的夹角矩阵& 丨，夹角矩阵中各元素的计算公式为：
[0036]
[0037] 其中，兑0)"、、^为成像场景点（X，y，0)处的等距离线梯度， 为成像场景点（X，y，〇)处的等多普勒线梯度，运算符i表示向量的点乘 运算，| |表;^向量的模值，cos1表示反余弦运算。'Λ^ν々:(·^，0)Ιμ?) 的计算公式为：
[0040] 其中，（Xpy。zj为接收站位置坐标，（△xkl，yt，ΔZkj)为发射站位置坐标， (VmVmVj为接收站速度分量坐标，（Vtx，Vty，Vtz)为发射站速度分量坐标，发射信号波长 λ= 1X10 2米，iJPiy分别为X轴和Y轴的单位向量。
[0041]B)计算发射站坐标变化网格八，中每一个坐标点（Axki,AZkj)对应地面成像场 景各点（X，y，〇)成像距离分辨率矩阵心;Ub.A^ δ成像距离分辨率矩阵中各元素的计算公式 为：
[0042]
[0043] 其中，c为光速，且c= 3X10sm/s，B1^为发射信号带宽，且1=200MHz。
[0044] C)计算发射站坐标变化网格八，中每一个坐标点（Axki,AZkj)对应地面成像场 景各点（X，y，〇)成像方位分辨率矩阵八< "成像方位分辨率矩阵中各元素的计算公式 为：
[0045]
[0046]其中，T为合成孔径时间。
[0047]S7 :设置约束条件，确定二值矩阵中的元素值，具体为：设置梯度夹角约束区间、 距离向分辨率指标和方位向分辨率指标；对夹角二值矩阵、距离分辨率二值矩阵以及方位 分辨率二值矩阵中的元素取值进行判断；若梯度夹角矩阵中所有元素值在梯度夹角约束区 间之内，则夹角二值矩阵对应元素取值为1，否则夹角二值矩阵对应元素取值为〇 ;若距离 分辨率矩阵中所有元素值小于或等于距离向分辨率指标，则距离分辨率二值矩阵元素对应 取值为1，否则距离分辨率二值矩阵对应元素取值为0 ;若方位分辨率矩阵中所有元素值小 于或等于方位向分辨率指标，则方位分辨率二值矩阵对应元素取值为1，否则方位分辨率二 值矩阵对应元素取值为0 ;完成夹角二值矩阵、距离分辨率二值矩阵以及方位分辨率二值 矩阵中的所有元素取值，执行步骤S8 ;具体为：
[0048] 设置梯度夹角限制范围[30°，150° ]，在这一范围内可实现较好的成像效果， 距离向分辨率指标3m和方位向分辨率指标pa= 3m。根据步骤4、步骤5和步骤6 得到的成像场景梯度夹角矩阵& 1丨~^丨、成像场景距离分辨率矩阵和成像场景 方位分辨率矩阵分别判断夹角二值矩阵、距离分辨率二值 矩阵I (f，./)；[vix7v:和方位分辨率二值矩阵~(/，/)1%中元素的取值：若梯 度夹角矩阵3()°<61(^^,产15()°，，Bek(i，j) = 1，否则Bek(i，j) =0;若距离分辨率矩 阵心Ut#3则BA(i，j) = 1，否则Brt(i，j) = 0 ;若方位分辨率矩阵3则 Bak(i，j) = 1，否贝ljBak(i，j) =0,i= 1，2，...，100,j= 1，2，."，1000
[0049] 执行i=i+1，j=j+1。若i< 100且j< 100,则返回步骤S6,否则执行步骤S8。
[0050] S8 :计算发射站轨迹边界，具体为：将夹角二值矩阵、距离分辨率二值矩阵以及方 位分辨率二值矩阵中对应位置元素相乘，得到各坐标变化网格对应的新的二值矩阵，取各 个新的二值矩阵中值为1的元素位置为发射站轨迹对应分段的边界坐标，从而得到发射站 轨迹边界。
[0051] 具体为：将二值矩阵Bek=[Bek(i，j)]、Brk= [Brk(i，j)]和Bak= [Bak(i，j)]中 对应元素相乘：Bk=Bek · ·Bak，则对于轨迹中的第k段，所得二值矩阵Bk中值为1的元 素位置即为对应的坐标变化网格Ak= [AXki，AZk]]中满足条件的发射站边界坐标。
[0052] 执行k=k+Ι。若k< 60,则返回步骤S3,否则结束。
[0053]图3为实施例中采用本发明得到的发射站轨迹部分分段的边界，图中白色区域为 满足条件的发射站轨迹边界区域。从结果中可以看出，本发明可以在已知雷达接收站平台 运动轨迹和发射站基准轨迹的前提下，实现成像分辨率限制条件下各时刻的发射站轨迹边 界的设计。
[0054] 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发 明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的 普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各 种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 机动平台双基前视SAR发射站轨迹边界设计方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :以雷达成像场景中心点为坐标原点，建立机动平台双基前视SAR轨迹空间三维直 角坐标系； 52 :设置雷达接收站轨迹的平面，以及雷达接收站轨迹的运动趋势；并确定雷达发射 站基准轨迹范围； 53 :以其中一个轴为基准，将雷达接收站轨迹和发射站基准轨迹以垂直于该轴进行均 勾分段； 54 :对于步骤S3划分得到的雷达发射站基准轨迹中的各分段，以垂直于选定轴方向建 立平面，在该平面上划分发射站基准轨迹沿另外两轴的坐标变化网格； 55 :对发射站基准轨迹中的各段，设置与各坐标变化网格对应的夹角二值矩阵、距离分 辨率二值矩阵以及方位分辨率二值矩阵； 56 :分别计算发射站轨迹坐标变化网格中每一个坐标点对应地面成像场景各点等距离 线梯度和等多普勒线梯度间的夹角矩阵、成像距离分辨率矩阵、成像方位分辨率矩阵； 57 :设置梯度夹角约束区间、距离向分辨率指标和方位向分辨率指标；对夹角二值矩 阵、距离分辨率二值矩阵以及方位分辨率二值矩阵中的元素取值进行判断；若梯度夹角矩 阵中所有元素值在梯度夹角约束区间之内，则夹角二值矩阵对应元素取值为1，否则夹角 二值矩阵对应元素取值为〇 ;若距离分辨率矩阵中所有元素值小于或等于距离向分辨率指 标，则距离分辨率二值矩阵元素对应取值为1，否则距离分辨率二值矩阵对应元素取值为 0 ;若方位分辨率矩阵中所有元素值小于或等于方位向分辨率指标，则方位分辨率二值矩阵 对应元素取值为1，否则方位分辨率二值矩阵对应元素取值为0 ;完成夹角二值矩阵、距离 分辨率二值矩阵以及方位分辨率二值矩阵中的所有元素取值，执行步骤S8 ; 58 :将夹角二值矩阵、距离分辨率二值矩阵以及方位分辨率二值矩阵中对应位置元素 相乘，得到各坐标变化网格对应的新的二值矩阵，取各个新的二值矩阵中值为1的元素位 置为发射站轨迹对应分段的边界坐标，从而得到发射站轨迹边界。2. 根据权利要求1所述的机动平台双基前视SAR发射站轨迹边界设计方法，其特征在 于，所述步骤S3以秒为单位进行均匀分段。3. 根据权利要求1所述的机动平台双基前视SAR发射站轨迹边界设计方法，其特征在 于，步骤S5所述坐标变化网格大小与需求精度相同。
【专利摘要】本发明提出了一种机动平台双基前视SAR发射站轨迹边界设计方法。基于双基前视SAR成像分辨率理论，在已知雷达接收站平台运动轨迹和发射站基准轨迹的前提下，利用分段轨迹空间坐标的网格划分和双基前视SAR成像分辨率的空间分布特性，设计满足成像分辨率限制条件下各分段的发射站轨迹边界。本发明方法在求取轨迹边界的过程中不仅考虑了分辨率限制，而且加入了成像条件约束，使得求取的轨迹边界更加准确；本方法在求取过程中无需迭代计算，有效地简化了发射站轨迹边界的设计过程；并且可根据实际成像质量需要调节成像约束条件，使得本发明的方法更加灵活、适用性更强。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105404712
【申请号】CN201510700948
【发明人】武俊杰, 裴季方, 冀彦杰, 黄钰林, 杨建宇, 杨海光, 杨晓波, 汪宗福, 胡奇
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年10月26日