[发明专利]一种基于风速风向动态调整的机载SAR飞行航路编排方法

说明书

技术领域

本发明涉及诸如机载SAR系统之类的遥感、观测、成像系统，具体涉及一种基于实测风速风向SAR成像的载机，实时调整空速大小和航线方向，进行航路编排，从而改善成像效果的方法。

背景技术

机载合成孔径雷达(Synthesis Aperture Radar,简称SAR)是一种先进的主动式微波遥感器，利用与目标作相对运动的小孔径天线并采用信号处理的方法获得高分辨率相干成像。SAR使用在飞机或空间飞行器上，具有观测面广、提供信息快、图像清晰、全天候工作的特点，并且能够有效识别伪装，具有穿透识别能力，因此被广泛的应用于军事和民用领域，如：灾害预防、军事侦察等。

合成孔径雷达作为一种具有高分辨率的成像雷达，其原理是利用雷达载机的运动来模拟大孔径天线，从而获得高方位分辩的雷达图像数据。与光学传感器相比，它实时成像的功能具有全天时、全天候、远距离、宽绘制带的特性，大大提高了雷达的信息获取能力。随着SAR技术的发展和提高，其分辨率越来越高，目前已接近或超过光学成像的分辨率，因而被广泛应用于地球遥感、海洋观测、资源勘探、灾情预报和军事侦察、航空航天遥感等领域。

由于机载SAR系统是通过飞行载体运动来形成雷达的虚拟天线，从而获得雷达图像数据，如图1所示。图1给出了正侧视SAR系统方位向和距离向示意图，飞行载体沿飞行航线飞行，同时发射雷达方位波束脉冲，随着飞行载体的运动，形成了一条雷达方位波束照射的区域即测绘带，并且获取了测绘带内的雷达图像数据。因此，机载SAR系统对载机的飞行状态有严格的要求：一般假设雷达相对被成像的区域做水平的匀速直线运动。但是，在实际飞行中，由于设备性能、驾驶技术、空气气流以及军用任务所要求的机动性影响，载机的实际飞行状态往往会偏离匀速直线平移运动状态，这将对SAR系统的成像工作产生不可忽视的影响，严重时甚至不能成像。

根据机载SAR系统的成像原理，载机与被成像区域之间的相对运动是获得方位向高分辨率的关键。在实际飞行中，由于气流的影响和载机性能的限制，载机的实际飞行状态往往不能满足匀速直线平移运动这样严格的要求，尤其当载机的机体较小，飞行高度低，飞行速度慢时，空气气流对载机的速度、偏流角会产生很大影响，使得载机偏离理想航迹，产生位置、速度、姿态角上的运动误差。这时，载机的运动平稳性很难控制到SAR系统成像所要求的理想运动状态。

传统的机载SAR系统是利用稳定平台隔离载机的角运动，消除载机航向和姿态角的运动误差，同时给出载机偏离理想轨迹的位置误差和沿理想轨迹的速度。但是，由于载机在大气中飞行时常常受到外界随机因素的扰动，特别是当载机的机体较小，飞行高度低，飞行速度慢时，载机受到空气气流的影响较大，偏离匀速直线运动状态。例如，在静风情况下，载机的空速与地速重合，机头指向当前航线的方向，SAR系统正常工作；如果空中有侧风（风速、风向在载机的抗风扰动能力范围内）时，若载机采用的是航迹角控制而不是偏航角控制时，载机沿着航线飞行，但其机头将偏离预定的航迹方向；因为侧风影响，载机的机头和地速将存在一个夹角，即机头偏离航迹的角度，该角度称为偏流角。若所述偏流角超出SAR系统稳定平台的方位向工作范围时，SAR系统很难正常工作，甚至无法成像。

针对侧风对机载SAR系统成像效果的影响，传统的方法往往只能克服有准确预报的风或较小的常值风的影响，针对不能准确预报的风或较大的风，所引起的随机扰动而产生的影响，往往不能克服。同时，传统的方法往往不能根据实际风速风向对载机的飞行进行实时调整，这就使得如果提前获得的气象数据有误或者载机在执行任务时遭遇脉动风时，由于SAR系统的成像特性，载机的飞行状态将不能够满足SAR系统的成像要求，SAR系统可能无法正常成像，甚至无法工作。

发明内容

本发明的目的是为了解决所述的传统方法不能有效克服较大的侧风对机载SAR系统成像效果的影响，提出了一种基于风速风向动态调整的机载SAR飞行航路编排方法，该方法可以实时在线地调整载机的运动和航线的方向，从而有效的改善风对机载SAR系统成像的影响。

一种基于风速风向动态调整的机载SAR飞行航路编排方法，包括以下步骤：

步骤一：初始化载机的航线和SAR系统的相关参数；