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1、(10)申请公布号 CN 103901430 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103901430 A (21)申请号 201410163746.4 (22)申请日 2014.04.21 G01S 13/90(2006.01) (71)申请人 西安电子科技大学 地址 710071 陕西省西安市太白南路 2 号 (72)发明人 李亚超 孟自强 张冲 邢孟道 (74)专利代理机构 陕西电子工业专利中心 61205 代理人 田文英 王品华 (54) 发明名称 双基前视 SAR 俯冲段雷达发射机轨道设计方 法 (57) 摘要 一种双基前视 SAR 俯冲段雷达发射机轨道设 计方法， 其。
2、步骤包括 ： (1)建模 ； (2)确定雷达发射 机初始位置 ； (3) 确定下一时刻雷达发射机的位 置 ； (4) 计算地距分辨率 ； (5) 计算多普勒分辨 ； (6) 判断是否满足分辨率条件 ； (7) 判断瞬时偏 移角是否为零 ； (8) 增大衰减步长 ； (9) 判断调整 后的瞬时偏移角是否为零 ； (10) 记录下一时刻雷 达发射机的位置参数 ； (11) 判断探测是否完成 ； (12) 整合雷达发射机的飞行轨迹。本发明采用线 性衰减模型， 提出了一种双基前视 SAR 俯冲段雷 达发射机轨道设计方法， 摒弃了以往设计双基雷 达发射机轨道不能机动调整的方法， 使得雷达发 射机能够自主。
3、调整飞行轨道， 以达到对目标的最 佳分辨。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 8 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103901430 A CN 103901430 A 1/3 页 2 1. 一种双基前视 SAR 俯冲段雷达发射机轨道设计方法， 包括以下步骤 ： (1) 建模 ： (1a) 根据右手螺旋定则， 以雷达待探测目标为坐标原点， 建立高机动平台双基前视合 成孔径雷达 SAR 雷达发射机轨道三维直角坐标系 xyPz ； (1b) 在三维直角坐标系 xyPz 中，。
4、 将雷达接收机置于垂直平面 yPz 内， 将初始位置的雷 达发射机置于与垂直平面 yPz 成夹角为 0的平面内， 0表示初始时刻雷达发射机相对于 垂直平面 yPz 的瞬时偏移角， 0的取值范围是 30 60 ； (1c) 建立雷达发射机瞬时偏移角从起始角度开始， 以当前时刻衰减步长 进行衰 减的雷达发射机轨道线性衰减模型， 其中， 下一时刻的瞬时偏移角由下式计算得到 ： k+1 k- 其中， k+1、 k分别表示下一时刻和当前时刻雷达发射机相对于垂直平面 yPz 的瞬时 偏移角， k 表示当前时刻， k+1 表示下一时刻， k 的取值范围是 0 k N， 表示当前时 刻瞬时偏移角的衰减步长， 。
5、的取值范围是 的初始值是N 表 示雷达发射机照射目标的时间段， 0表示初始时刻雷达发射机相对于垂直平面yPz的瞬时 偏移角 ； (2) 确定雷达发射机初始位置 ： 按照下式， 计算雷达发射机的初始坐标参数 ： xT0 xR0+x yT0 yR0+y zT0 zR0 其中， xT0、 yT0、 zT0分别表示雷达发射机的初始坐标值， xR0、 yR0、 zR0分别表示雷达接收机 的初始坐标值， T 表示雷达发射机， R 表示雷达接收机， 0 表示时间的初始时刻， x、 y 分 别表示雷达发射机和雷达接收机在 x、 y 轴方向之间的距离 ； (3) 确定下一时刻雷达发射机的位置 ： (3a)分别用。
6、当前时刻雷达发射机， 在x轴、 y轴方向的坐标值与雷达发射机一个合成孔 径时间内在 x 轴、 y 轴方向飞行的距离之和， 作为下一时刻雷达发射机在 x 轴、 y 轴方向的位 置 ； (3b) 用下一时刻雷达接收机在 z 轴方向的坐标值， 作为下一时刻雷达发射机在 z 轴方 向的坐标值 ； (3c) 采用瞬时偏移角的线性衰减模型， 计算下一时刻雷达发射机的瞬时偏移角 ； (4) 计算地距分辨率 ： (4a) 按照下式， 分别计算雷达发射机和雷达接收机的瞬时斜距 ： RT xTi+yTj+HTl RR xRi+yRj+HRl 其中， RT、 RR分别表示雷达发射机和雷达接收机与待探测目标的斜距， 。
7、T 表示雷达发射 机， R 表示雷达接收机， xT、 yT、 HT分别表示雷达发射机在 x、 y、 z 方向的坐标值， i、 j、 l 分别 表示高机动平台双基前视合成孔径雷达SAR交叉轨道三维直角坐标系中坐标轴x、 y、 z的单 位向量， xR、 yR、 HR分别表示雷达接收机在 x、 y、 z 方向的坐标值 ； 权 利 要 求 书 CN 103901430 A 2 2/3 页 3 (4b) 用雷达发射机的斜距除以雷达发射机的高度， 得到雷达发射机的单位斜距矢量 ； 用雷达接收机的斜距除以雷达接收机的高度， 得到雷达接收机的单位斜距矢量 ； (4c) 按照下式， 计算雷达接收回波信号的时延 。
8、： 其中， t 表示雷达接收回波信号的时延， RT、 RR分别表示雷达发射机和雷达接收机与目 标的斜距， T 表示雷达发射机， R 表示雷达接收机， c 表示光速 ； (4d) 利用梯度法， 对雷达接收回波时延求瞬时时间梯度， 将瞬时时间梯度投影到水平 坐标面 yPz 上， 得到在水平面内的时间梯度 ； (4e) 对雷达发射信号带宽求倒数， 得到时间分辨率 ； (4f) 将时间分辨率与水平时间梯度相比， 得到地距分辨率 ； (5) 计算多普勒分辨率 ： (5a) 按照下式， 分别计算雷达发射机和雷达接收机的速度矢量 ： VT VT1icosk+1+VT1jsink+1-VT2l VR VR1i。
9、-VR2l 其中， VT、 VR分别表示雷达发射机和雷达接收机的速度矢量， VT1和 VR1分别表示雷达发 射机和雷达接收机在水平坐标面 yPz 内的速度分量值， T 表示雷达发射机， R 表示雷达接收 机， VT2和 VR2分别表示雷达发射机和雷达接收机在高度向 Z 坐标轴的速度分量值 ； i、 j、 l 分 别表示高机动平台双基前视合成孔径雷达SAR交叉轨道三维直角坐标系中坐标轴x、 y、 z的 单位向量， k+1表示下一时刻雷达发射机相对于垂直平面 yPz 的瞬时偏移角， k 表示当前时 刻， k+1 表示下一时刻， k 的取值范围是 0 k N， N 表示雷达探测目标的时间段 ； (5。
10、b) 由雷达发射机和雷达接收机相对于探测目标的径向速度， 分别求得雷达发射机和 雷达接收机的多普勒频率 ； (5c) 对雷达发射机和雷达接收机的多普勒频率求和， 得到双基多普勒频率 ； (5d) 利用梯度法， 对双基多普勒频率求多普勒频率梯度矢量， 将多普勒频率梯度矢量 投影到水平坐标面 xPy 上， 得到在水平坐标面 xPy 的多普勒频率梯度 ； (5e) 对合成孔径时间求倒数， 得到多普勒间隔 ； (5f) 将多普勒间隔与水平多普勒矢量相比， 得到多普勒分辨率 ； (6) 判断是否满足分辨率条件 ： 判断多普勒分辨率和地距分辨率是否同时小于 3 米， 若否， 则执行步骤 (7)， 若是， 。
11、则执 行步骤 (10) ； (7) 判断瞬时偏移角是否为零 ： 判断下一时刻的瞬时偏移角 k+1是否为零， 若是， 则执行步骤 (2)， 若否， 则执行步骤 (8) ； (8) 增大衰减步长 ： 按照下式， 增大衰减步长 ： 其中， 表示增大后的衰减步长， 表示当前时刻的衰减步长， 的取值范 权 利 要 求 书 CN 103901430 A 3 3/3 页 4 围是 的初始值是N 表示雷达发射机照射目标的时间段， 0表示 初始时刻雷达发射机相对于垂直平面 yPz 的瞬时偏移角 ； (9) 判断调整后的瞬时偏移角是否为零 ： 若是， 则执行步骤 (2)， 若否， 则执行步骤 (3) ； (10)。
12、 记录下一时刻雷达发射机的位置参数 ： 记录下一时刻雷达发射机的位置参数， 同时继续对目标进行探测 ； (11) 判断探测是否完成 ： 雷达接收机判断是否完成对预订目标的探测， 若是， 则执行步骤 (12)， 否则， 执行步骤 (3) ； (12) 整合雷达发射机的飞行轨迹 ： 将雷达发射机对目标探测获得的所有时刻的位置连接起来， 得到雷达发射机的飞行轨 迹。 2.根据权利要求1所述的双基前视SAR俯冲段雷达发射机轨道设计方法， 其特征在于， 步骤 (11) 所述的对目标的探测是指， 有效分离目标， 对复杂背景目标的精确定位及多角度 成像。 权 利 要 求 书 CN 103901430 A 4。
13、 1/8 页 5 双基前视 SAR 俯冲段雷达发射机轨道设计方法 技术领域 0001 本发明属于通信技术领域， 更进一步涉及雷达技术领域中的一种双基前视合成孔 径雷达 (SyntheticApertureRadar， SAR) 俯冲段雷达发射机轨道设计方法。本发明可以实 现对复杂背景目标的精确探测及辨识， 提高系统的抗干扰性。 背景技术 0002 高机动平台在进入俯冲下降段时， 实时获取雷达正前方目标的特征信息对于目标 探测尤为重要。双基前视合成孔径雷达 SAR 收发平台分离， 通过合理设置双基构型， 使得接 收平台前视工作， 距离分辨率方向和多普勒分辨率方向存在夹角， 可为雷达接收机前视成 。
14、像提供足够的多普勒带宽， 从而实现前视二维较高分辨率成像。在整个下降段雷达发射机 做机动飞行， 其运行轨迹直接影响双基前视合成孔径雷达 SAR 的成像分辨能力， 及该阶段 接收机对目标的识别和定位， 因此合理设计发射机轨迹便显得十分重要。 0003 电子科技大学申请的专利 “双飞移变模式双基地合成孔径雷达成像方法” ( 申请 号 201210510862.X， 公开号 102967862) 中公开了一种双飞移变模式双基地合成孔径雷达 成像方法。该方法基于对双飞移变模式双基地合成孔径雷达 SAR 广义 Loffeld 模型二维频 谱的二维空间线性化， 得到一种频率变换， 导出了 Stolt 频率。
15、变换表达式， 实现了残余相位 的空域线性化和频域线性化， 解决了现有双飞移变模式双基地 SAR 成像分辨精度较低的问 题。 该方法存在的不足之处是， 在俯冲下降段， 雷达发射机和雷达接收机不能机动调整飞行 轨迹， 以实现雷达接收机的最佳成像， 也就很难实现对目标的精确辨识。 0004 电子科技大学申请的专利 “一种双基地前视合成孔径雷达成像方法” ( 申请号 201010611220.X， 公开号 102147469) 中公开了一种双基地前视合成孔径雷达成像方法。该 方法采用基于最小二乘多项式拟合的双基地前视 SAR 点目标相应二维频谱， 根据双基前视 SAR 方位空不变、 距离空变的特点， 。
16、完成了双基前视 SAR 距离徙动校正、 二次距离压缩和高 阶相位补偿， 从而实现精确聚焦。 该方法存在的不足之处是， 只适用于双基雷达低速平台情 形， 当雷达平台高速运动时， 基于最小二乘多项式拟合的方法将不再适用， 不能实现对目标 的精确成像。 发明内容 0005 本发明的目的在于克服上述已有技术的不足， 提出了一种双基前视合成孔径雷达 SAR 俯冲段雷达发射机轨道设计的实现方法， 摒弃了以往设计双基雷达中雷达发射机飞行 轨道不能机动调整的方法。该方法在已知雷达接收机预设轨道的前提下， 雷达发射机和雷 达接收机协同机动飞行， 雷达发射机根据探测需求自主调整飞行轨道。 0006 实现本发明的基。
17、本思路是， 首先， 建立高机动平台双基前视合成孔径雷达 SAR 交 叉轨道几何模型， 然后根据雷达发射机轨迹线性衰减模型， 在满足成像分辨率的前提下得 到下一时刻雷达发射机的位置， 最后根据各个时刻雷达发射机飞行位置得到合理飞行轨迹 及空间区域。 说 明 书 CN 103901430 A 5 2/8 页 6 0007 为实现上述目的， 本发明实现步骤如下 ： 0008 (1) 建模 ： 0009 (1a) 根据右手螺旋定则， 以雷达待探测目标为坐标原点， 建立高机动平台双基前 视合成孔径雷达 SAR 雷达发射机轨道三维直角坐标系 xyPz ； 0010 (1b) 在三维直角坐标系 xyPz 中。
18、， 将雷达接收机置于垂直平面 yPz 内， 将初始位置 的雷达发射机置于与垂直平面 yPz 成夹角为 0的平面内， 0表示初始时刻雷达发射机相 对于垂直平面 yPz 的瞬时偏移角， 0的取值范围是 30 60 ； 0011 (1c) 建立雷达发射机瞬时偏移角从起始角度开始， 以当前时刻衰减步长 进 行衰减的雷达发射机轨道线性衰减模型， 其中， 下一时刻的瞬时偏移角由下式计算得到 ： 0012 k+1 k- 0013 其中， k+1、 k分别表示下一时刻和当前时刻雷达发射机相对于垂直平面 yPz 的 瞬时偏移角， k 表示当前时刻， k+1 表示下一时刻， k 的取值范围是 0 k N， 表示当。
19、 前时刻瞬时偏移角的衰减步长， 的取值范围是 的初始值是N 表示雷达发射机照射目标的时间段， 0表示初始时刻雷达发射机相对于垂直平面yPz的瞬 时偏移角 ； 0014 (2) 确定雷达发射机初始位置 ： 0015 按照下式， 计算雷达发射机的初始坐标参数 ： 0016 xT0 xR0+x 0017 yT0 yR0+y 0018 zT0 zR0 0019 其中， xT0、 yT0、 zT0分别表示雷达发射机的初始坐标值， xR0、 yR0、 zR0分别表示雷达接 收机的初始坐标值， T 表示雷达发射机， R 表示雷达接收机， 0 表示时间的初始时刻， x、 y 分别表示雷达发射机和雷达接收机在 。
20、x、 y 轴方向之间的距离 ； 0020 (3) 确定下一时刻雷达发射机的位置 ： 0021 (3a)分别用当前时刻雷达发射机， 在x轴、 y轴方向的坐标值与雷达发射机一个合 成孔径时间内在 x 轴、 y 轴方向飞行的距离之和， 作为下一时刻雷达发射机在 x 轴、 y 轴方向 的位置 ； 0022 (3b) 用下一时刻雷达接收机在 z 轴方向的坐标值， 作为下一时刻雷达发射机在 z 轴方向的坐标值 ； 0023 (3c) 采用瞬时偏移角的线性衰减模型， 计算下一时刻雷达发射机的瞬时偏移角 ； 0024 (4) 计算地距分辨率 ： 0025 (4a) 按照下式， 分别计算雷达发射机和雷达接收机的。
21、瞬时斜距 ： 0026 RT xTi+yTj+HTl 0027 RR xRi+yRj+HRl 0028 其中， RT、 RR分别表示雷达发射机和雷达接收机与待探测目标的斜距， T 表示雷达 发射机， R 表示雷达接收机， xT、 yT、 HT分别表示雷达发射机在 x、 y、 z 方向的坐标值， i、 j、 l 分别表示高机动平台双基前视合成孔径雷达 SAR 交叉轨道三维直角坐标系中坐标轴 x、 y、 z 的单位向量， xR、 yR、 HR分别表示雷达接收机在 x、 y、 z 方向的坐标值 ； 说 明 书 CN 103901430 A 6 3/8 页 7 0029 (4b) 用雷达发射机的斜距除。
22、以雷达发射机的高度， 得到雷达发射机的单位斜距矢 量 ； 用雷达接收机的斜距除以雷达接收机的高度， 得到雷达接收机的单位斜距矢量 ； 0030 (4c) 按照下式， 计算雷达接收回波信号的时延 ： 0031 0032 其中， t 表示雷达接收回波信号的时延， RT、 RR分别表示雷达发射机和雷达接收机 与目标的斜距， T 表示雷达发射机， R 表示雷达接收机， c 表示光速 ； 0033 (4d) 利用梯度法， 对雷达接收回波时延求瞬时时间梯度， 将瞬时时间梯度投影到 水平坐标面 yPz 上， 得到在水平面内的时间梯度 ； 0034 (4e) 对雷达发射信号带宽求倒数， 得到时间分辨率 ； 0。
23、035 (4f) 将时间分辨率与水平时间梯度相比， 得到地距分辨率 ； 0036 (5) 计算多普勒分辨率 ： 0037 (5a) 按照下式， 分别计算雷达发射机和雷达接收机的速度矢量 ： 0038 VT VT1icosk+1+VT1jsink+1-VT2l 0039 VR VR1i-VR2l 0040 其中， VT、 VR分别表示雷达发射机和雷达接收机的速度矢量， VT1和 VR1分别表示雷 达发射机和雷达接收机在水平坐标面 yPz 内的速度分量值， T 表示雷达发射机， R 表示雷达 接收机， VT2和VR2分别表示雷达发射机和雷达接收机在高度向Z坐标轴的速度分量值 ； i、 j、 l分别。
24、表示高机动平台双基前视合成孔径雷达SAR交叉轨道三维直角坐标系中坐标轴x、 y、 z 的单位向量， k+1表示下一时刻雷达发射机相对于垂直平面 yPz 的瞬时偏移角， k 表示当 前时刻， k+1 表示下一时刻， k 的取值范围是 0 k N， N 表示雷达探测目标的时间段 ； 0041 (5b) 由雷达发射机和雷达接收机相对于探测目标的径向速度， 分别求得雷达发射 机和雷达接收机的多普勒频率 ； 0042 (5c) 对雷达发射机和雷达接收机的多普勒频率求和， 得到双基多普勒频率 ； 0043 (5d) 利用梯度法， 对双基多普勒频率求多普勒频率梯度矢量， 将多普勒频率梯度 矢量投影到水平坐标。
25、面 xPy 上， 得到在水平坐标面 xPy 的多普勒频率梯度 ； 0044 (5e) 对合成孔径时间求倒数， 得到多普勒间隔 ； 0045 (5f) 将多普勒间隔与水平多普勒矢量相比， 得到多普勒分辨率 ； 0046 (6) 判断是否满足分辨率条件 ： 0047 判断多普勒分辨率和地距分辨率是否同时小于 3 米， 若否， 则执行步骤 (7)， 若是， 则执行步骤 (10) ； 0048 (7) 判断瞬时偏移角是否为零 ： 0049 判断下一时刻的瞬时偏移角 k+1是否为零， 若是， 则执行步骤 (2)， 若否， 则执行 步骤 (8) ； 0050 (8) 增大衰减步长 ： 0051 按照下式，。
26、 增大衰减步长 ： 0052 0053 其中， 表示增大后的衰减步长， 表示当前时刻的衰减步长， 的取 说 明 书 CN 103901430 A 7 4/8 页 8 值范围是 的初始值是N 表示雷达发射机照射目标的时间段， 0 表示初始时刻雷达发射机相对于垂直平面 yPz 的瞬时偏移角 ； 0054 (9) 判断调整后的瞬时偏移角是否为零 ： 0055 若是， 则执行步骤 (2)， 若否， 则执行步骤 (3) ； 0056 (10) 记录下一时刻雷达发射机的位置参数 ： 0057 记录下一时刻雷达发射机的位置参数， 同时继续对目标进行探测 ； 0058 (11) 判断探测是否完成 ： 0059。
27、 雷达接收机判断是否完成对预订目标的探测， 若是， 则执行步骤 (12)， 否则， 执行 步骤 (3) ； 0060 (12) 整合雷达发射机的飞行轨迹 ： 0061 将雷达发射机对目标探测获得的所有时刻的位置连接起来， 得到雷达发射机的飞 行轨迹。 0062 本发明与现有技术相比具有以下优点 ： 0063 第一， 由于本发明对雷达发射机瞬时偏移角采用了线性衰减的设计方法， 克服了 在俯冲下降段， 雷达发射机和雷达接收机不能机动调整飞行轨迹， 以实现雷达接收机的最 佳成像， 也就很难实现对目标的精确辨识的缺点， 使得本发明中的雷达发射机和雷达接收 机能够协同机动飞行， 自主调整飞行轨道， 完成。
28、对目标的精确定位和对复杂背景目标的精 确探测。 0064 第二， 由于本发明是在建立高机动平台双基前视合成孔径雷达 SAR 雷达发射机的 轨道上进行设计飞行轨迹， 克服了现有技术只适用于双基雷达低速平台情形， 当雷达平台 高速运动时， 基于最小二乘多项式拟合的方法将不再适用， 不能实现对目标的精确成像的 缺点， 使得本发明的雷达接收机在下降段可实现二维高分辨成像探测， 同时可以有效分离 目标， 提高了对复杂背景目标的精确探测能力。 附图说明 0065 图 1 为本发明的流程图 ； 0066 图 2 为本发明交叉轨道几何模型示意图 ； 0067 图 3 为本发明俯冲下降段发射机轨迹设计三维示意图。
29、。 具体实施方式 0068 下面结合附图对本发明做进一步的描述。 0069 参照图 1， 本发明的实现步骤如下 ： 0070 步骤 1， 建模。 0071 结合图 2， 对本发明建立高机动平台双基前视 SAR 交叉轨道几何模型的方法进行 说明 ： 图 2 中， 点 P 表示探测目标， A 点和 B 点分别表示雷达接收机和雷达发射机， 以 P 点为 坐标原点， 根据右手螺旋定则建立三维空间坐标系 xyPz。A 点位于平面 yPz 中， B 点位于与 垂直平面 yPz 成夹角为 的平面内， g表示雷达发射机和雷达接收机相对于目标 P 的双 基夹角， g 表示在地距平面。雷达发射机和接收机的坐标分别。
30、为 (xT,yT,HT)、 (xR,yR,HR)， 其 说 明 书 CN 103901430 A 8 5/8 页 9 中 T、 R 分别表示雷达发射机和接收机， HT、 HR分别表示雷达发射机和雷达接收机的高度， RT、 RR分别表示雷达发射机和雷达接收机到点目标的瞬时斜距， VT、 VR分别表示雷达发射机和接 收机的瞬时速度， T和 T分别表示雷达发射机相对于目标的瞬时斜视角和下视角， R表 示雷达接收机相对于目标的瞬时下视角。 0072 由图 2 可知， 雷达在双基前视模式下对目标进行成像， 接收机向正前方目标飞行， 被动接收目标回波信号， 发射机斜视照射目标区域， 直到雷达接收机完成对目。
31、标的探测。 由 于两轨道在水平面的投影轨迹之间存在交叉角， 双基前视模型能够提供高分辨成像的条 件。 0073 建立雷达发射机瞬时偏移角从起始角度开始， 以当前时刻衰减步长 进行衰 减的雷达发射机轨道线性衰减模型， 其中， 下一时刻的瞬时偏移角由下式计算得到 ： 0074 k+1 k- 0075 其中， k+1、 k分别表示下一时刻和当前时刻雷达发射机相对于垂直平面 yPz 的 瞬时偏移角， k表示当前时刻， k+1表示下一时刻， k的取值范围是0kN， 表示当前 时刻瞬时偏移角的衰减步长， 的取值范围是 的初始值取为 具体实施时可以根据需要调整。N 表示雷达发射机照射目标的时间段， 0表示初。
32、始时刻雷 达发射机相对于垂直平面 yPz 的瞬时偏移角。 0076 步骤 2， 确定雷达发射机初始位置。 0077 按照下式， 确定雷达发射机的初始位置 ： 0078 xT0 xR0+x 0079 yT0 yR0+y 0080 zT0 zR0 0081 其中， xT0、 yT0、 zT0表示雷达发射机的初始坐标值， xR0、 yR0、 zR0雷达接收机的初始坐 标值， T 表示雷达发射机， R 表示雷达接收机， x、 y 表示雷达发射机和雷达接收机水平方 向的相对位置。 0082 雷达发射机和接收机分离之后， 分别按照预设轨道飞行， 当两平台的横坐标和纵 坐标产生 x、 y 的变化之后， 记为。
33、时间的初始时刻。其中 x、 y 为预设值， 实际操作中 要根据要求进行设置， x、 y 的值表征飞行中雷达发射机和雷达接收机的相对距离， 所以 x、 y 值不应过大， 否则会影响雷达发射机和雷达接收机的实时通信。 0083 步骤 3， 确定下一时刻雷达发射机的位置。 0084 (3a)分别用当前时刻雷达发射机， 在x轴、 y轴方向的坐标值与雷达发射机一个合 成孔径时间内在 x 轴、 y 轴方向飞行的距离之和， 作为下一时刻雷达发射机在 x 轴、 y 轴方向 的位置 ； 0085 (3b) 用下一时刻雷达接收机在 z 轴方向的坐标值， 作为下一时刻雷达发射机在 z 轴方向的坐标值 ； 0086 。
34、(3c) 用当前时刻雷达发射机的瞬时偏移角减去雷达发射机瞬时偏移角的改变量， 将该差值作为下一时刻雷达发射机的瞬时偏移角。 0087 雷达发射机一个合成孔径时间内飞行的距离， 由雷达发射机的速度和当前时刻的 瞬时偏移角决定。由于雷达发射机在飞行过程中保持对目标的持续照射， 合成孔径时间很 说 明 书 CN 103901430 A 9 6/8 页 10 短， 在十分之一秒的数量级， 可以假设在一个合成孔径时间 T 里雷达发射机和雷达接收 机的速度是近似不变的， 而将总的探测时间分成由若干个合成孔径时间 T 组成的探测时 间段。合成孔径时间 T 的选择要由实际成像分辨要求而定， 合成孔径时间 T 。
35、越大则成 像分辨率越高。 0088 将总的探测时间 T 分为 N 个时间段， N 的值由下式确定 ： 0089 0090 其中， 符号 表示取整， 则探测时间的取值范围是 0 k N。 0091 步骤 4， 计算地距分辨率。 0092 按照下式， 分别计算雷达发射机和雷达接收机的瞬时斜距 ： 0093 RT xTi+yTj+HTk 0094 RR xRi+yRj+HRk 0095 其中， RT、 RR分别表示雷达发射机和雷达接收机与目标的斜距， T 表示雷达发射机， R 表示雷达接收机， xT、 yT、 HT分别表示雷达发射机在 x、 y、 z 方向的坐标值， i、 j、 k 分别表示 高机动。
36、平台双基前视合成孔径雷达SAR交叉轨道三维直角坐标系中坐标轴x、 y、 z的单位向 量， xR、 yR、 HR分别表示雷达接收机在 x、 y、 z 方向的坐标值。 0096 雷达接收回波信号的时延为雷达接收机和雷达发射机的瞬时斜距与光速 c 的比 值之和。 利用梯度法， 可求得该时刻的时间梯度， 将其投影到水平面上得到在水平面内的时 间梯度。由发射信号带宽反比于时间分辨率， 时间分辨率与水平时间梯度的比值即为地距 分辨率。 0097 距离分辨率反映了系统构型在水平面内区分两目标的能力， 由计算结果分析可 知， 对于给定的发射信号带宽来说， 距离分辨率与收发平台轨迹投影夹角、 点目标相对于雷 达。
37、发射机和雷达接收机的角度有关， 而这些角度又与该时刻收发平台的高度及其相对于目 标的距离密切相关。 0098 步骤 5， 计算多普勒分辨率。 0099 按照下式， 分别计算雷达发射机和雷达接收机的速度矢量 ： 0100 VT VT1icos+VT1jsin-VT2k 0101 VR VR1i-VR2k 0102 其中， VT、 VR分别表示雷达发射机和雷达接收机的速度矢量， VT1和 VR1分别表示雷 达发射机和雷达接收机在水平坐标面 xPy 内的速度分量值， T 表示雷达发射机， R 表示雷达 接收机， VT2和 VR2分别表示雷达发射机和雷达接收机在高度向 Z 坐标轴的速度分量值。i、 j。
38、、 k分别表示高机动平台双基前视合成孔径雷达SAR交叉轨道三维直角坐标系中坐标轴x、 y、 z 的单位向量， 表示雷达发射机相对于垂直平面 yPz 的瞬时偏移角。 0103 由于收发平台相对点目标均存在径向速度， 因此双基多普勒频率由发、 收两部分 瞬时多普勒频率共同提供。计算雷达发射机瞬时多普勒的方法是 ： 用雷达发射机相对于目 标的径向速度与雷达发射机单位斜距矢量的点积除以雷达发射波长 ； 计算雷达接收机瞬时 多普勒的方法是 ： 用雷达接收机相对于目标的径向速度与雷达接收机单位斜距矢量的点积 除以雷达发射波长。 0104 然后利用梯度法求得多普勒频率的梯度矢量及其在水平方向的投影， 多普勒。
39、分辨 说 明 书 CN 103901430 A 10 7/8 页 11 率为最小多普勒间隔与水平多普勒矢量的比值。 0105 由以上计算结果可知， 多普勒分辨率不仅与雷达发射机相对于目标的瞬时斜视角 和下视角、 接收机相对于目标的瞬时下视角有关， 而且与收发平台的轨迹在水平面内的投 影夹角也密切相关， 但由于多普勒分辨率的理论值很小， 这里主要考虑地距分辨率， 只要地 距分辨率在下降段满足成像分辨率要求即可。 0106 步骤 6， 判断是否满足分辨率条件。 0107 判断计算得到的地距分辨率和多普勒分辨率是否小于 3 米， 若否， 则执行步骤 7， 若是， 则执行步骤 10。3 米是地距分辨率。
40、和多普勒分辨率的预设值， 实际中可根据成像要求 确定其大小。 0108 步骤 7， 判断瞬时偏移角是否为零。 0109 当地距分辨率和多普勒分辨率不满足分辨率条件时， 需要通过调整瞬时偏移角来 调整下一时刻雷达发射机的位置。此前需要先判断下一时刻雷达发射机的偏移角是否为 零， 若是， 则执行步骤 2， 若否， 则执行步骤 8。 0110 步骤 8， 增大衰减步长。 0111 当下一时刻的瞬时偏移角不为零时， 要增大衰减步长， 以确定下一时刻雷达发射 机的位置及瞬时偏移角。增大衰减步长的方法是 ： 0112 0113 其中， 表示增大后的衰减步长， 表示当前时刻的衰减步长， 的取 值范围是此处取。
41、 的初始值为N 表示雷达发射机照射目标的时间 段， 0表示初始时刻雷达发射机相对于垂直平面 yPz 的瞬时偏移角。 0114 步骤 9， 判断调整后的瞬时偏移角是否为零。 0115 判断调整后的瞬时偏移角是否为零， 若是， 则执行步骤 2， 重新确定初始时刻雷达 发射机的瞬时偏移角， 也就是要重新规划一条雷达发射机的飞行轨迹 ； 若否， 则执行步骤 3， 重新确定下一时刻雷达发射机的位置。 0116 步骤 10， 记录下一时刻雷达发射机的位置参数。 0117 若下一时刻雷达发射机的位置满足分辨率要求， 则确定此位置即为下一时刻雷达 发射机的飞行位置， 然后记录此位置， 并继续对目标进行探测。 。
42、0118 步骤 11， 判断是否完成探测。 0119 雷达接收机判断是否完成对预订目标的探测， 若是， 则执行步骤 12， 若否， 则重新 执行步骤 3。目标的探测包括有效分离目标， 对复杂背景目标的精确定位及多角度成像。 0120 步骤 12， 整合雷达发射机的飞行轨迹。 0121 结合图 3， 对本发明雷达发射机的飞行轨迹进行说明 ： 图 3 中， P 点表示探测目标， A 点和 B 点分别表示初始时刻雷达接收机和雷达发射机的位置。A 点位于平面 yPz 中， 曲线 AP 表示雷达接收机的飞行轨迹， B 点位于与垂直平面 yPz 成夹角为 0的平面内， 空间区域 B-CDEF表示雷达发射机的合理飞行空域， 平面区域BDF表示雷达发射机合理飞行空 域在平面 xPy 上的投影。 0122 实际中满足成像分辨率条件的发射机飞行轨迹并非只有一条， 表现为由若干条曲 说 明 书 CN 103901430 A 11 8/8 页 12 线组成的空间区域。 说 明 书 CN 103901430 A 12 1/3 页 13 图 1 说 明 书 附 图 CN 103901430 A 13 2/3 页 14 图 2 说 明 书 附 图 CN 103901430 A 14 3/3 页 15 图 3 说 明 书 附 图 CN 103901430 A 15 。