[发明专利]一种双基地SAR的空间同步方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及双基地合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）空间同步方法的设计。

背景技术

双基地SAR是一种收、发分置的新体制的合成孔径雷达，具有不同的空间几何坐标关系，抗干扰性能、隐蔽性、抗截获能力强等特点。双基地SAR包括卫星发射、卫星接收的星载双基地SAR，卫星发射、飞机接收的星机双基地SAR，飞机发射、飞机接收的机载双基地SAR等体制。

由于收发分置，机载双基地SAR具有新的空间几何结构，因此带来了机载双基地SAR的空间同步问题。空间同步要求发射站和接收站的天线波束对同一个目标区有重合的照射区，从而保证成像区回波有足够的性噪比，是合成孔径雷达成像的保障。由于收发分置且收发载机都处于运动之中，空间位置不断变化，机载双基地SAR实现空间同步的难度较大。

机载双基地SAR空间同步的目的是保证收发载机的天线波束对同一个目标空间有重合的照射区，是保证回波信噪比较大的有效手段。在文献：双站合成孔径雷达系统同步问题研究，汤子跃；张守融，现代雷达，Vol.26，No.1，pp.1-2，2004中，提出一种解决机载双基地SAR的空间同步问题的方法：在收发载机进行成像工作前，按照预定的收发载机的飞行航迹和成像区位置事先算出收发载机的天线波束指向角，在试验之前调整好收发载机的天线波束指向角，通过对收发载机飞行过程中的航速、航向及姿态的控制使收发载机的天线波束都对准成像区。该方法的存在的问题是飞机的实际飞行航迹和预定的航迹之间存在一定误差，该误差会导致收发天线波束的对准精度差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的SAR的空间同步方法存在的上述问题，提出了一种双基地SAR的空间同步方法。

为了方便描述本发明的内容，首先作以下术语定义：

定义1、圆概率误差

圆概率误差是衡量命中精度的一个尺度，又称圆公算偏差，其定义是以目标为圆心划一个圆圈，如果命中此圆圈的机率最少有一半，则此圆圈的半径就是圆概率误差。

定义2、天线伺服器

天线伺服器（以下简称“伺服器”）由数据处理模块和伺服电机组成。其中，数据处理模块可以接收天线指向控制系数，并实时形成伺服器的控制信息；伺服器利用上述控制信息控制伺服电机转动至预定方向；伺服电机上安置天线。

本发明的技术方案为：一种双基地SAR的空间同步方法，具体包括如下步骤：

步骤1、参数初始化，所述参数包括：载机平台所在位置的GPS空间坐标信息分别对应载机平台的经度、纬度和高程；目标空间所在位置的GPS空间坐标信息分别对应目标空间的经度、纬度和高程；载机平台的姿态信息（αt,βt,γt），对应载机平台的航向角、仰俯角和滚动角；

步骤2、定位信息传递及空间坐标转换，具体包括如下分步骤：

步骤2a）、WGS-84坐标系到空间直角坐标系的转换，具体通过如下过程实现：

假设平台的GPS空间坐标信息为可以得到其在空间直角系中的坐标(x,y,z)：

其中：R_e是椭球半长轴，R_g是卯酉曲率半径，O是地心地球固连坐标系原点，ε²是偏心率；

根据步骤1）载机平台的GPS空间坐标信息以及已知的目标的GPS空间坐标信息由(1)、(2)、(3)式可得载机平台和目标在空间直角系中的坐标分别为(x_t,y_t,z_t)，(x_p,y_p,z_p)；

步骤2b）空间直角坐标系到载机地理坐标系的转换，具体通过如下过程实现；

目标在载机平台地理坐标系的坐标为(x_g,y_g,z_g)，有：

步骤2c）、载机地理坐标系到载机坐标系的转换，具体通过如下过程实现：

x_z=cosαcosβx_g+cosβsinαy_g-sinβz_g                                                (5)