[发明专利]GEO星-机多基SAR拓扑结构设计方法

说明书

本发明公开了一种GEO星‑机多基SAR拓扑结构设计方法。其包括建立GEO星‑机多基SAR的空间分辨率模型，构造拓扑结构设计模型，将拓扑结构设计模型转换为多目标优化模型，采用多目标优化方法进行迭代求解，对得到的解集进行非支配排序，选择最优解作为最优拓扑结构。本发明通过建立GEO星‑机多基SAR的空间分辨率模型，构造拓扑结构设计模型，转换为多目标优化模型，再采用多目标优化方法进行迭代求解，从而得到最优多基拓扑结构，能够使多基融合后的空间分辨率达到最优，显著提高遥感图像的空间分辨率。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种GEO星-机多基SAR拓扑结构设计方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是一种全天时、全天候的高分辨率成像系统，通过发射大时宽积的线性调频信号，接收时经匹配滤波得到脉冲压缩信号，以获得距离向高分辨率，利用合成孔径技术实现方位向的高分辨率。成像质量不受天气条件(云层、光照)等影响，具有对远距离目标进行检测和定位的特点。SAR典型的应用领域包括灾害监测、资源勘探、地质测绘、军事侦察等。

多基SAR的多个接收平台接收同一目标区域的散射信息能增加获取的信息量，因此，可以给先进的遥感应用带来优势，比如，场景分类、层析SAR、高分辨大场景成像以及分辨率增强。

GEO星-机多基SAR由GEO照射源和多个机载接收站组成。其中每一个接收站和GEO照射源组成一个双基SAR系统。由于收发分离，机载接收平台仅包含接收以及同步装置，因此，接收系统具有小型化和低成本的特点。同时，相比于低轨SAR照射源，GEO SAR卫星可以实现对目标区域长时间，高重访的照射。因此，在遥感应用中GEO星-机多基SAR具有使用灵活、方便的优势。

多基SAR的一个重要优势是由多个接收平台得到的成像结果可以进行融合来提高分辨率。但是，融合后的空间分辨率严重依赖于多基的拓扑结构。如果采用了不合适的多基拓扑结构，融合后的空间分辨率不能得到极大的改善甚至于恶化。为了得到能实现最优分辨率的多基拓扑结构，现有技术分析了多基拓扑对-3dB分辨单元面积的影响并提出了一种最优的传感器位置配置方法，但该方法仅考虑了固定接收站或发射站的构型并且该方法假定收发平台均位于地平面。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明提出了一种GEO星-机多基SAR拓扑结构设计方法。

本发明的技术方案是：一种GEO星-机多基SAR拓扑结构设计方法，包括以下步骤：

A、建立GEO星-机多基SAR的空间分辨率模型；

B、根据步骤A中空间分辨率模型得到分辨单元面积和分辨率不均衡因子，构造拓扑结构设计模型；

C、将步骤B中拓扑结构设计模型转换为多目标优化模型；

D、采用多目标优化方法对步骤C中多目标优化模型进行迭代求解，对得到的解集进行非支配排序，选择最优解作为最优拓扑结构。

进一步地，所述步骤A中GEO星-机多基SAR的空间分辨率模型具体表示为：

其中，χ_mul(r)表示多基SAR广义模糊函数，|·|表示取模，[·]^T表示转置，p(·)和m_A(·)分别表示距离信号经匹配滤波器的输出以及归一化接收信号幅度的逆傅里叶变换，N为接收站个数，r表示目标点与临近目标点的任意点之间的距离，c表示光速，λ表示波长，m_A表示方位信号经匹配滤波器的输出以及归一化接收信号幅度的逆傅里叶变换，u_TA和分别表示由发射站和接收站n_th指向目标点的单位向量，ω_TA和分别表示发射站和接收站n_th的角速度。