确定阵元位置误差对阵列天线三维成像质量影响的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种确定阵元位置误差对阵列天线成像质量 影响的方法。
【背景技术】
[0002] 合成孔径雷达在遥感领域得到了广泛的应用。在实际应用中，大多采用机载合成 孔径雷达进行遥感成像。但是由于飞机在飞行的过程中受大气扰动等外部环境影响，不能 实现直线匀速运动，这会导致合成孔径雷达的回波相位噪声和误差增大，相应地会引起合 成孔径雷达成像指标的恶化。虽然目前已经存在许多考虑这些误差并相应地进行运动补偿 的技术方案，但是器件本身存在的阵元位置误差也会导致图像质量恶化。现有技术中一般 都考虑器件在一维或二维成像时阵元位置误差对成像质量的影响。
[0003] 然而，在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术还无法确定阵元位置误差对 阵列天线三维成像质量影响。
【发明内容】
[0004](一）要解决的技术问题
[0005] 鉴于上述技术问题，本发明提供了一种确定阵元位置误差对阵列天线三维成像质 量影响的方法。
[0006](二）技术方案
[0007] 根据本发明的一个方面，提供了一种确定阵元位置误差对阵列天线三维成像质 量影响的方法。该方法包括：步骤A，在三维空间中分布阵列天线和点目标P，接收输入的 阵元位置测量误差（AXnm，Aynm，AzJ;步骤B，基于该阵列天线及该阵元位置测量误差 (AXnm，Aynm，AZnm)建立阵列天线信号模型，生成点目标P的回波信号8_(1:);步骤C，对 点目标P的回波信号sm(t)进行匹配滤波处理得到S_(t);步骤D，根据匹配滤波后的回 波信号计算点目标P在跨航向上的点扩展函数Sx(Xi)、峰值旁瓣比PSLRX和积分旁 瓣比ISLRX;步骤E，根据匹配滤波后的回波信号S_(t)计算点目标P在航迹向上的点扩展 函数Sy(yk)、峰值旁瓣比PSLRy和积分旁瓣比ISLRy ;以及步骤F，根据匹配滤波后的回波信 号Smm(t)计算点目标P在高程向上的点扩展函数Sz(Zl)、峰值旁瓣比PSLRZ和积分旁瓣比 ISLRZ。其中，其中，点目标P在跨航向上的点扩展函数Sx (Xi)及峰值旁瓣比PSLRX和积分旁 瓣比ISLRX，在航迹向上的点扩展函数Sy(yk)及峰值旁瓣比PSLRy和积分旁瓣比ISLRy，在高 程向上的点扩展函数Sz(Zl)及峰值旁瓣比PSLRZ和积分旁瓣比ISLRZ即为阵元位置测量误 差（Axnm，Ay?，Aznm)对阵列天线成像质量的影响。
[0008](三）有益效果
[0009] 从上述技术方案可以看出，本发明确定阵元位置误差对阵列天线成像质量影响的 方法能够总体上定量分析阵元位置误差对三维图像成像质量的影响，从而为测量设备及运 动补偿算法的选择提供参考依据，以便得到符合要求的三维图像。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明提供的阵元位置误差对阵列天线成像质量影响的分析流程图；
[0011] 图2是阵列天线雷达成像阵元位置误差几何示意图；
[0012] 图3是点目标P在跨航向的点扩展函数求解几何示意图；
[0013] 图4是点目标P在航迹向的点扩展函数求解几何示意图；
[0014] 图5是点目标P在高程向的点扩展函数求解几何示意图。
【具体实施方式】
[0015] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部 分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员 所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等 于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
[0016] 在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种确定阵元位置误差对阵列天线成像 质量影响的方法。图1是本发明提供的阵元位置误差对阵列天线成像质量影响的分析流程 图。请参照图1，本实施例包括：
[0017] 步骤A，在三维空间中分布阵列天线和点目标P，接收输入的阵元位置测量误差 (八Xjuj，Ay^j，A乙咖);
[0018] 图2是阵列天线雷达成像阵元位置误差几何示意图。如图2所示，x轴代表跨航向， y轴代表航迹向，z轴代表高程向；阵列天线包含N个沿跨航向分布、间距为dv的阵元An，该 N个阵元An以速度V沿y轴正方向运动并在y轴上有M个采样位置，采样间距为du。在第 m个航迹向采样位置处，每个阵元位置的测量值为（Xnm，ynm， Znm)，输入的测量误差在跨航向、 航迹向和高程向的分量分别为AXnm、Aym^PAZnm，则每个阵元的实际位置为（Xm+Ax^ ynm+Ay?，Znm+Aznm)，m =I，2，…，M，n= 1，2，…，N;观测场景中包含一个点目标P，假定 其坐标为（Xp，yp，Zp)。
[0019] 步骤B，基于该阵列天线及该阵元位置测量误差（AXnm，Aynm，AZJ建立阵列天线 信号模型，生成点目标P的回波信号Smm(t);
[0020] 回波信号sOT(t)的表达式如下：
【主权项】
1. 一种确定阵元位置误差对阵列天线三维成像质量影响的方法，其特征在于，包括： 步骤A，在三维空间中分布阵列天线和点目标P，接收输入的阵元位置测量误差（AXnm， 八ynm,八Zjuj); 步骤B，基于该阵列天线及该阵元位置测量误差（AXnm，Aynm，AZJ建立阵列天线信号 模型，生成所述点目标P的回波信号s^a); 步骤C，对所述点目标P的回波信号Smm(t)进行匹配滤波处理得到S_(t); 步骤D，根据匹配滤波后的回波信号S(M(t)计算所述点目标P在跨航向上的点扩展函 数Sx (Xi)、峰值旁瓣比PSLRX和积分旁瓣比ISLRX ; 步骤E，根据匹配滤波后的回波信号S(M(t)计算点目标P在航迹向上的点扩展函数Sy (yk)、峰值旁瓣比PSLRy和积分旁瓣比ISLRy ;以及 步骤F，根据匹配滤波后的回波信号S(M(t)计算点目标P在高程向上的点扩展函数Sz(Zl)、峰值旁瓣比PSLRZ和积分旁瓣比ISLRZ ; 其中，所述点目标P在跨航向上的点扩展函数Sx(Xi)及峰值旁瓣比PSLRX和积分旁瓣t匕ISLRX，在航迹向上的点扩展函数Sy (yk)、峰值旁瓣比PSLRy和积分旁瓣比ISLRy，在高程 向上的点扩展函数Sz(Zl)及峰值旁瓣比PSLRZ和积分旁瓣比ISLRZ即为阵元位置测量误差 (AXnm，Aynm，AZnm)对阵列天线成像质量的影响。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述阵列天线包含N个沿 跨航向分布、间距为dv的阵元An，该N个阵元An以速度V沿y轴正方向运动并在y轴上有 M个采样位置，采样间距为du，测量获得阵列天线各个阵元的位置（Xnm，ynm，zJ，并假定点目 标P的坐标为（xp，yp，zp)。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述点目标P的回波信号 Srnm⑴为：
其中，〇为点目标P的散射系数；t为信号传播方向的时间变量；1^为天线阵元到点 目标P的距离；T为脉冲宽度；f。为信号中心频率；c为电磁波在空气中传播的速度；K为 调制频率，等于信号带宽B除以脉冲宽度T;rect(〇为矩形窗函数：当tG[-T/2,T/2]， =1 ;当t 为其他值，= 0。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括： 子步骤C1，将回