[发明专利]一种高分辨率SAR卫星距离模糊度性能分析方法

说明书

本发明涉及一种通用的SAR卫星方位模糊度性能精确分析方法，该方法通过沿方位向逐点计算成像点回波强度和模糊点回波强度，得到方位模糊度指标；通过寻找与成像点具有相同的斜距，多普勒频率相差整数倍PRF的模糊点，解方程得到模糊点坐标；充分考虑精确的轨道模型、地球模型、卫星姿态、天线安装位置和角度和天线电扫描角因素，得到成像点和模糊点在SAR卫星天线球面坐标系下的精确坐标；根据成像点在天线方向图方位和距离向主剖面上分量，拟合得到成像点准确的天线增益；通过模糊强度比上成像点回波强度，得到方位模糊度指标。本发明为SAR卫星提供一种通用、准确的方位模糊度指标计算方法。

技术领域

本发明涉及一种高分辨率SAR卫星距离模糊度性能分析方法，该方法通过精确计算高分辨率SAR卫星距离模糊度指标，对高分辨率SAR卫星的系统设计结果进行检验和复核，特别是针对基于变重频模式的高分辨率SAR卫星，属于SAR卫星总体设计技术领域。

背景技术

距离模糊度是衡量星载合成孔径雷达(SAR)系统性能的重要指标之一，它是测绘带回波与相差整数个脉冲重复周期(PRT)的其他场景回波同时到达接收机，使测绘带回波与模糊区回波混叠在一起，导致星载SAR图像质量下降的一种现象。在星载SAR系统设计时，可以通过降低脉冲重复频率(PRF)，压低天线方向图旁瓣等手段缓解，一般距离模糊度低于-20dB，对图像质量的影响可以接受。准确评估距离模糊度性能指标，有利于精确预测星载SAR系统所能获得的图像质量，对优化星载SAR系统设计具有重要意义。

传统的距离模糊度计算方法未考虑天线方向图的时变特性，仅在特定方位时刻进行计算，且仅在距离向天线方向图主剖面上进行，未考虑成像点和模糊点在三维天线方向图中准确位置，不能得到准确的天线增益。传统的距离模糊度计算方法在计算正侧视条带模式星载SAR距离模糊度指标时是可用的，引入的误差可以忽略。但随着新的星载SAR工作模式大量出现，如聚束模式、扫描模式和斜视模式等，天线方向图的距离方位耦合影响不能忽略。特别是对于通过变重频方式实现的高分辨率或宽测绘带星载SAR新工作模式，成像过程中脉冲重复周期是时变的，不同方位时刻对应不同的模糊位置，传统方法不能用于计算这些模式的距离模糊度指标。

Curlander等在《Synthetic Aperture Radar：System and Signal Processing》一书中，提出将数据记录窗内所有时间间隔的模糊信号和有用信号累加，得到总的模糊强度和有用信号强度，二者相比得到距离模糊度指标。该方法在计算信号强度时考虑了天线增益、斜距、入射角和地物散射特性的影响。但该方法仅在距离向主剖面方向图上进行，未考虑模糊点偏离距离向主剖面时，如何得到准确的天线增益，不适用于高分辨率或斜视模式星载SAR。此外，该方法未考虑系统PRF变化的影响，不适用于新的变重频工作模式。张永军等在《电子与信息学报》上发表了《合成孔径雷达模糊度分析》一文，给出距离模糊度的准确表达式，其中显示需要沿方位向累积不同时刻的距离模糊强度和有用信号强度，但同样未给出天线增益的准确计算方法和PRF变化情况下距离模糊度计算方法，不适用于高分辨率、斜视和变重频等星载SAR工作模式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提出一种高分辨率SAR卫星距离模糊度性能分析方法，该方法通过沿方位向逐点计算成像点回波信号强度和模糊点回波信号强度，得到距离模糊度指标；通过寻找与成像点具有相同的多普勒频率，回波延迟时间与成像点回波延迟时间之差等于成像信号发射时刻前后整数个脉冲重复周期之和的模糊点，解方程得到距离模糊点坐标，以此适应时变的脉冲重复频率，得到变重频模式星载SAR成像点的准确距离模糊位置；充分考虑精确的轨道模型、地球模型、卫星姿态、雷达天线安装位置和角度、雷达天线电扫描角等因素，得到成像点和模糊点在SAR卫星天线球面坐标系下的精确坐标；根据成像点在天线方向图方位和距离向主剖面上分量，拟合得到成像点准确的天线增益；通过模糊回波强度比上成像点回波强度，得到方位模糊度指标。本发明为SAR卫星提供一种通用、准确的距离模糊度性能分析方法。