[发明专利]一种SAR卫星非沿迹曲线成像方法

权利要求书

1.一种SAR卫星非沿迹曲线成像方法，其特征在于，包括：

步骤一、根据输入的观测目标点或观测场景走向，生成波束脚印；

步骤二、根据所述波束脚印，选择出合适的卫星轨道观测弧段；

步骤三、基于观测分辨率需求、卫星轨道观测弧段轨道参数及卫星平台能力，得到卫星观测构型、卫星的开、关机时间以及姿态控制指令；

步骤四、基于卫星观测构型下波束中心斜距时变关系，进行SAR雷达的波位设计；

步骤五、基于卫星轨道观测弧段，控制卫星执行姿态控制指令，根据波位设计，控制SAR雷达发射信号；在卫星开、关机时间范围内，对接收到的回波信号进行成像处理，得到成像结果。

2.如权利要求1所述的一种SAR卫星非沿迹曲线成像方法，其特征在于，所述步骤二包括：

步骤21、推演卫星轨道；

步骤22、基于卫星轨道，计算可以观测到非沿迹曲线波束脚印的所有轨道观测弧段，以及每个轨道观测弧段对应的下视角变化范围；

步骤23、基于卫星轨道高度、卫星波束宽度与观测幅宽，计算得到波束最近端与最远端对应的下视角范围，将其设为第一可观测范围阈值TH1；将卫星可观测下视角范围作为第二可观测范围阈值TH2，筛选步骤22中下视角变化范围在第一可观测范围阈值TH1和第二可观测范围阈值TH2范围内的轨道观测弧段。

3.如权利要求1或2所述的一种SAR卫星非沿迹曲线成像方法，其特征在于，所述步骤三中，建立卫星观测构型的方法包括：

假设波束脚印中心上某一位置存在目标P，波束在地表的投影在目标P处沿波束脚印中心移动速度V_g方向上的截距为l_res；

定义SAR卫星相对于目标P的斜距历程为R_p，则目标在波束照射中心时刻的多普勒调频率为K_a为:

其中，λ为SAR卫星工作频率对应的波长，t为方位时间，t_c为波束照射中心时刻；

得到方位分辨率ρ_a与多普勒调频率为K_a之间的关系为：

其中，l_res为卫星速度，H为轨道高度，R_E为地球半径；

以相同间隔在波束脚印中心上取多个位置点，基于卫星轨道与波束脚印的几何关系，得到波束脚印中心不同位置点的波束在地表投影沿V_g方向上的截距l_res；基于公式(1)计算波束脚印中心不同位置在波束照射中心时刻的多普勒调频率K_a；输入观测任务的所需的方位分辨率ρ_a，基于公式(2)计算波束脚印中心不同位置点处地表波束脚印中心移动速度V_g的大小；基于相邻位置点的间隔、地表波束脚印中心移动速度V_g以及中心观测时刻T₀，计算得到波束脚印中心位置的移动与时间的对应关系，即SAR雷达的波束指向随时间变化关系，从而确定非沿迹曲线的卫星观测构型。

4.如权利要求1或2所述的一种SAR卫星非沿迹曲线成像方法，其特征在于，所述步骤四中的波位设计方法包括：

在以脉冲重复频率为横轴、波束中心斜距为纵轴的二维平面上确定星下点回波遮挡区域和发射脉冲遮挡区域，找到避开星下点回波遮挡区域和发射脉冲遮挡区域的区域，确定该区域的脉冲重复频率范围，在该范围内进行波位设计。

5.如权利要求1或2所述的一种SAR卫星非沿迹曲线成像方法，其特征在于，所述步骤一中，若输入为观测目标点，则以SAR在一个观测任务中可以照射到最多目标点为原则，对目标点进行选取。

6.如权利要求1或2所述的一种SAR卫星非沿迹曲线成像方法，其特征在于，所述步骤一中，若输入为观测场景，则在场景走向中心线上沿场景走向以设定间隔设置目标点。

7.如权利要求1或2所述的一种SAR卫星非沿迹曲线成像方法，其特征在于，根据非沿迹曲线观测构型中波束脚印中心的起始点与终止点对应的时刻，得到对应的卫星开机时刻T₁与关机时刻T₂。