海洋目标观测系统、设计方法及计算机存储介质与流程

1.本技术涉及目标观测技术领域，特别涉及海洋目标观测系统、设计方法及计算机存储介质。


背景技术：

2.海洋目标作为遥感卫星对地观测的重要对象之一，具有分布广泛、散射特性复杂、典型目标分布稀疏以及观测时效性要求高等特点。
3.现有面向海洋目标观测技术有以下三种，第一种是采用光学雷达卫星实现海洋目标区域观测，这种观测技术中雷达系统受光照及天气条件限制，对于光照条件不足及云雾覆盖区域无法对地观测，无法实现全天时、全天候观测；第二种是采用低轨sar(合成孔径雷达)星座(即多星编队)实现海洋目标区域观测，由于采用多颗卫星编队设计方式，整体卫星系统复杂，编队控制难度大，观测成本高；第三种是采用单颗高轨sar卫星实现海洋目标区域观测，受高轨sar对地面目标微动特性敏感的影响，成像处理难度大，分辨率低。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了海洋目标观测系统、设计方法及计算机存储介质，用以解决现有技术中采用光学雷达卫星、低轨sar卫星编队和单颗高轨sar卫星观测海洋目标存在的问题。
5.一方面，本技术实施例提供了海洋目标观测系统，包括低轨sar卫星和高轨sar卫星，低轨sar卫星和高轨sar卫星按照设定的工作模式对海洋目标进行观测，工作模式的设计方法包括：
6.设定观测海域范围；
7.根据星地几何关系，确定低轨sar卫星和高轨sar卫星的系统参数；
8.根据系统参数确定雷达系统等效噪声参数；
9.根据系统参数确定雷达系统方位向和距离向分辨率值；
10.根据观测海域范围和系统参数确定雷达系统在海域的观测带宽度；
11.根据观测海域范围和观测带宽度确定观测重访时间值。
12.另一方面，本技术实施例还提供了海洋目标观测系统的设计方法，包括：
13.设定观测海域范围；
14.根据星地几何关系，确定低轨sar卫星和高轨sar卫星的系统参数；
15.根据系统参数确定雷达系统等效噪声参数；
16.根据系统参数确定雷达系统方位向和距离向分辨率值；
17.根据观测海域范围和系统参数确定雷达系统在海域的观测带宽度；
18.根据观测海域范围和观测带宽度确定观测重访时间值。
19.另一方面，本技术实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有多条计算机指令，该多条计算机指令用于使计算机执行上述的方法。
20.本技术中的海洋目标观测系统、设计方法及计算机存储介质，具有以下优点：
21.1、具有针对海洋目标可实现全天时、全天候观测的优点。本技术采用微波遥感体制，充分发挥微波波段不受光照及天气因素影响的特点，采用sar卫星可以实现对既定海域全天时、全天候观测。
22.2、具有针对海洋目标观测分辨率高的优点。本技术采用低轨sar卫星，充分利用低轨sar回波信号合成孔径时间短、抖动量小等特点，降低成像处理难度，提升成像分辨率，与现有技术相比，可以实现方位与距离向分辨率3m。
23.3、具有全球范围内海域宽覆盖观测的优点。本技术采用高轨sar体制，相比较现有观测技术，突破低轨sar卫星观测范围小的限制，可以借助高轨sar波束覆盖区域宽的优势实现全球范围内主要海域观测。
24.4、具有针对海洋目标观测重访效率高的优点。本技术采用高低轨sar卫星相结合的多基sar系统观测技术，利用高轨sar宽幅覆盖下低轨sar卫星编队的方式，与现有技术方法相比，可以实现小时级重访效率。
25.5、具有观测系统成本低的优点。本技术的高低轨sar卫星组合方式，可以采用高轨sar主星搭配低轨立方星的工程实现方式，无需发射多颗传统低轨sar或高轨sar卫星，极大地降低了基于星载雷达系统的海洋目标观测成本。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术实施例提供的海洋目标观测系统的设计方法流程图。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.本技术实施例提供了海洋目标观测系统，该系统包括低轨sar卫星和高轨sar卫星，低轨sar卫星和高轨sar卫星按照设定的工作模式对海洋目标进行观测，工作模式的设计方法包括：
30.设定观测海域范围；
31.根据星地几何关系，确定低轨sar卫星和高轨sar卫星的系统参数；
32.根据系统参数确定雷达系统等效噪声参数；
33.根据系统参数确定雷达系统方位向和距离向分辨率值；
34.根据观测海域范围和系统参数确定雷达系统在海域的观测带宽度；
35.根据观测海域范围和观测带宽度确定观测重访时间值。
36.示例性地，高轨sar卫星和低轨sar卫星均可采用现有的卫星，无需额外发射低轨
sar卫星或高轨sar卫星，极大地降低了基于星载雷达系统的海洋目标观测成本。上述工作模式中包括观测海域范围、等效噪声参数、方位向和距离向分辨率值以及观测重访时间值，高轨sar卫星和低轨sar卫星依据这些参数工作，即可实现对海洋目标的高精度观测。
37.而且，本技术中的sar卫星利用微波遥感体制，充分发挥微波波段不受光照及天气因素影响的特点，实现了对既定海域全天时、全天候观测。进一步地，本技术充分利用低轨sar卫星的回波信号合成孔径时间短、抖动量小等特点，降低了成像处理难度，提升了成像分辨率，与现有技术相比，可以达到方位向与距离向分辨率3m。同时本技术也采用高轨sar卫星，相比较现有观测系统，突破了低轨sar卫星观测范围小的限制，可以借助高轨sar波束覆盖区域宽的优势实现对海域目标的观测。
38.本技术提出观测系统可以实现对重点海域进行高分辨率、高时效的观测，对我国军事与国民经济发展等领域而言具有重要的意义和价值；同时，本技术的提出也可以有助于我国未来星载多基微波遥感观测系统的建立与发展。
39.图1为本技术实施例提供的海洋目标观测系统的设计方法流程图。本技术实施例还提供了海洋目标观测系统的设计方法，该方法包括以下步骤：
40.s100，设定观测海域范围。
41.示例性地，s100具体包括：根据海洋目标观测需求，设定观测海域范围的经纬度值以及中心经度值。当观测海域范围为规则形状为，可以仅输入多个关键点的经纬度，例如对于矩形的观测海域范围，可以仅输入四个角的经纬度，而对于不规则形状，则需要输入能够确定实际范围的每个点的经纬度。
42.s110，根据星地几何关系，确定低轨sar卫星和高轨sar卫星的系统参数。
43.示例性地，系统参数包括低轨sar卫星和高轨sar卫星的轨道高度、工作载频、带宽、脉冲重复频率、天线尺寸和脉冲宽度等参数。
44.s120，根据系统参数确定雷达系统等效噪声参数。
45.示例性地，可以根据雷达方程及s110确定的卫星系统参数，计算雷达系统的等效噪声参数。
46.雷达方程如式(1)所示：
[0047][0048]
其中，snr为等效噪声参数，p
t
为发射机峰值功率，g
t
为发射天线增益，ae为天线接收有效面积，a
cell
为分辨单元面积，σo为地物目标后向散射系数，r为雷达作用距离，k为玻尔兹曼常数，t为接收机工作温度，fr为接收机带宽，f和l为接收机损耗和系统衰减，通常为5db。
[0049]
s130，根据系统参数确定雷达系统方位向和距离向分辨率值。
[0050]
示例性地，可以根据分辨率计算公式及s110确定的卫星系统参数，采用合成角计算雷达系统的方位向及距离向分辨率值。具体地，可以基于雷达信号的入射及出射角度，采用合成角计算方法实现分辨率计算，提升分辨率计算精度。
[0051]
分辨率计算公式如式(2)(3)所示：
[0052]
[0053][0054]
其中，ρr为距离向分辨率，ρa为方位向分辨率，bw为信号带宽，φi为入射角范围，φe为出射角范围。
[0055]
s140，根据观测海域范围和系统参数确定雷达系统在海域的观测带宽度。
[0056]
示例性地，根据系统参数，可以利用公式(4)计算观测带宽度：
[0057][0058]
其中，θ为照射场景中心点入射角，rf为照射场景远端斜距，rn为照射场景远端斜距。
[0059]
s150，根据观测海域范围和观测带宽度确定观测重访时间值。
[0060]
示例性地，针对观测海域范围经纬度与卫星轨道参数，通过时序星载回波访真，寻找波束覆盖区再次达到观测海域范围时所经历的时间长度，以此作为观测海域范围的观测重访时间。
[0061]
本技术采用低轨sar卫星和高轨sar卫星相结合的多基sar系统观测模式，利用高轨sar卫星宽幅覆盖下低轨sar卫星编队的设计，与现有技术方法相比，可以实现小时级重访效率。
[0062]
本技术实施例还提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质中存储有多条计算机指令，该多条计算机指令用于使计算机执行上述的方法。
[0063]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0064]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。