機(jī)載下視3d sar稀疏陣列天線布局方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種機(jī)載下視3D?SAR稀疏陣列天線布局方法。針對(duì)機(jī)載下視3D?SAR系統(tǒng)天線布局中存在平臺(tái)安裝空間有限以及設(shè)計(jì)方法復(fù)雜等問題，根據(jù)載機(jī)飛行高度、觀測(cè)區(qū)域最大高度變化范圍函數(shù)、雷達(dá)系統(tǒng)工作波長(zhǎng)和陣列向分辨率進(jìn)行天線布局設(shè)計(jì)，該方法操作簡(jiǎn)單，無需復(fù)雜計(jì)算，且能保證系統(tǒng)陣列向目標(biāo)響應(yīng)函數(shù)的柵瓣控制在合理水平。
【專利說明】機(jī)載下視3D SAR稀疏陣列天線布局方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)載下視3D SAR稀疏陣列天線布局方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)載下視陣列3D SAR(Three-Dimensional Synthetic Aperture Radar,簡(jiǎn)稱 3DSAR)通過對(duì)機(jī)底區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)，在波傳播方向借助于脈沖壓縮實(shí)現(xiàn)分辨；在航跡向借助于載機(jī)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)孔徑綜合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)航跡向分辨；在陣列向，通過沿載機(jī)機(jī)翼和機(jī)腹布置稀疏陣列天線實(shí)現(xiàn)孔徑綜合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)陣列向分辨(參見非專利文獻(xiàn)1、2)。
[0003]如果沿機(jī)翼和機(jī)腹均勻布置大量天線子陣，一方面對(duì)飛機(jī)氣動(dòng)性等會(huì)造成較大影響。另一方面，均勻布置大量陣元還會(huì)增加系統(tǒng)成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。針對(duì)這些問題，本領(lǐng)域人員就如何進(jìn)行陣列向天線子陣布局開展了大量研究工作，例如在非專利文獻(xiàn)3、4、5中公開了如下方法。通過M個(gè)發(fā)射天線單元和N個(gè)接收天線單元虛擬MXN個(gè)等效相位中心，且相位中心中間的間距需要小于半波長(zhǎng)。但上述方法需要以天線陣元為全向天線為前提，即能夠覆蓋陣列向能觀測(cè)到的所有目標(biāo)。
[0004]然而，在實(shí)際觀測(cè)中，由于系統(tǒng)信噪比、分辨率等的限制，系統(tǒng)的陣列向觀測(cè)范圍總是限定在一定觀測(cè)范圍內(nèi)，而不是陣列向±90°。
[0005]此外，上述天線子陣布局中，尚未考慮到實(shí)際天線陣列向尺寸大小、飛行平臺(tái)上的天線安裝空間和天線子陣間布局關(guān)系，會(huì)出現(xiàn)天線在航跡向前后交錯(cuò)布局的情形，特別是部分發(fā)射天線和接收天線等效天線重疊布局，這樣一來不利于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，也不利于天線在飛行平臺(tái)上的靈活安裝。
[0006]此外，在現(xiàn)有技術(shù)的天線布局中，陣元布局尚未考慮目標(biāo)高程范圍影響。進(jìn)而，還需要保證系統(tǒng)陣列向響應(yīng)函數(shù)的柵瓣控制在合理水平。
[0007]非專利文獻(xiàn):
[0008]非專利文獻(xiàn) 1:J.Klare.A newairborne radar for3D imaging-simulation studyof ARTIN0.EUSAR Dresden, Germany,2006 ；W.M，E.J，E.A.Peters 0.An airborneradarfor three dimensional imaging and observationtechnical realisation and statusofARTIN0.EUSAR，Dresden, Germany,2006。
[0009]非專利文獻(xiàn)2:L.Du, Y.P.Wang, W.Hong, et al.A Three-Dimensional rangemigration algorithm for downward-looking3D-SAR with single-transmitting andmultiple-receiving linear array antennas.EURASIP Journal on Advances in SignalProcessing,2010。
[0010]非專利文獻(xiàn)3 ；J.Klare, D.Cerutt1-Maori, A.Brenner, J.Ender.1mage qualityanalysis of the vibrating sparse MIMO antenna array of the airborne3D imagingradar ARTIN0.2007。
[0011]非專利文獻(xiàn)4:M.Weiss，0.Peters, J.Ender.A three-dimensional SAR systemon an UAV.IGARSS2007，Barcelona, Spain，2008:5315_5318。[0012]非專利文獻(xiàn)5:彭學(xué)明，王彥平，譚維賢，等.基于跨航向稀疏陣列的機(jī)載下視MM03D-SAR三維成像算法.電子與信息學(xué)報(bào)，2012，34 (4):943_949。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0013](一)要解決的技術(shù)問題
[0014]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供一種機(jī)載下視3D SAR稀疏陣列天線布局方法，解決了機(jī)載下視3D SAR成像中陣列向天線布局設(shè)計(jì)方法復(fù)雜以及天線布局空間受限等問題，特別是能夠根據(jù)系統(tǒng)陣列向分辨率和觀測(cè)范圍進(jìn)行陣列向天線布局設(shè)計(jì)，并且能夠保證系統(tǒng)陣列向響應(yīng)函數(shù)的柵瓣控制在合理水平。
[0015](二)技術(shù)方案
[0016]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的機(jī)載下視3D SAR稀疏陣列天線布局方法，包括:
[0017]步驟SI，根據(jù)作為機(jī)載下視3D SAR系統(tǒng)參數(shù)的載機(jī)飛行高度、觀測(cè)區(qū)域最大高度變化范圍函數(shù)、雷達(dá)系統(tǒng)工作波長(zhǎng)、方位向分辨率和陣列向分辨率，確定陣列天線方位向尺寸、陣列向天線布局長(zhǎng)度和陣列天線單元半波束寬度；
[0018]步驟S2，基于所述陣列向天線布局長(zhǎng)度和所述陣列天線單元半波束寬度，來確定發(fā)射天線單元陣列向尺寸、發(fā)射天線單元間距、和接收天線單元陣列向尺寸；
[0019]步驟S3，根據(jù)所述陣列向天線布局長(zhǎng)度和所述發(fā)射天線單元間距，來計(jì)算發(fā)射天線單元數(shù)、接收天線單元數(shù)、接收天線單元間距、發(fā)射天線幾何中心位置分布和接收天線單元幾何中心位置分布；
[0020]步驟S4，根據(jù)所述載機(jī)飛行高度和所述陣列向天線單元的半波束寬度，建立陣列向采樣點(diǎn)位置坐標(biāo)，利用所述陣列向采樣點(diǎn)位置坐標(biāo)、所述載機(jī)飛行高度、和所述雷達(dá)系統(tǒng)工作波長(zhǎng)，確定系統(tǒng)機(jī)下點(diǎn)目標(biāo)的陣列向響應(yīng)函數(shù)f{X(k)-X(J和觀測(cè)區(qū)域最邊緣目標(biāo)的
陣列向響應(yīng)函數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)載下視3D SAR稀疏陣列天線布局方法，其特征在于，包括: 步驟SI，根據(jù)作為機(jī)載下視3D SAR系統(tǒng)參數(shù)的載機(jī)飛行高度、觀測(cè)區(qū)域最大高度變化范圍函數(shù)、雷達(dá)系統(tǒng)工作波長(zhǎng)、方位向分辨率和陣列向分辨率，確定陣列天線方位向尺寸、陣列向天線布局長(zhǎng)度和陣列天線單元半波束寬度； 步驟S2，基于所述陣列向天線布局長(zhǎng)度和所述陣列天線單元半波束寬度，來確定發(fā)射天線單元陣列向尺寸、發(fā)射天線單元間距、和接收天線單元陣列向尺寸； 步驟S3，根據(jù)所述陣列向天線布局長(zhǎng)度和所述發(fā)射天線單元間距，來計(jì)算發(fā)射天線單元數(shù)、接收天線單元數(shù)、接收天線單元間距、發(fā)射天線幾何中心位置分布和接收天線單元幾何中心位置分布； 步驟S4，根據(jù)所述載機(jī)飛行高度和所述陣列向天線單元的半波束寬度，建立陣列向采樣點(diǎn)位置坐標(biāo)，利用所述陣列向采樣點(diǎn)位置坐標(biāo)、所述載機(jī)飛行高度、和所述雷達(dá)系統(tǒng)工作波長(zhǎng)，確定系統(tǒng)機(jī)下點(diǎn)目標(biāo)的陣列向響應(yīng)函數(shù)f {X (k) -x0}和觀測(cè)區(qū)域最邊緣目標(biāo)的陣列向響應(yīng)函數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載下視3DSAR稀疏陣列天線布局方法，其特征在于， 在所述步驟SI中， 在將所述載機(jī)飛行高度設(shè)為H、將所述雷達(dá)系統(tǒng)工作波長(zhǎng)設(shè)為I。、將所述陣列向分辨率設(shè)為rL、將所述的方位向分辨率設(shè)為rA，將所述陣列天線方位尺寸設(shè)為L(zhǎng)a，將所述陣列向天線布局長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)時(shí)，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載下視3DSAR稀疏陣列天線布局萬法，其特征在于， 在所述步驟S2中，在將所述雷達(dá)系統(tǒng)工作波長(zhǎng)設(shè)為1。，將所述陣列天線單元半波束寬度設(shè)為qy將所述發(fā)射天線單元陣列向尺寸設(shè)為It，將所述發(fā)射天線單元間距設(shè)為DlTJf所述接收天線單元陣列向尺寸設(shè)為Ik時(shí)，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載下視3DSAR稀疏陣列天線布局方法，其特征在于， 所述步驟S3中還包括:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)載下視3DSAR稀疏陣列天線布局方法，其特征在于， 利用所述接收天線單元幾何中心位置分布Lkx(η)和所述發(fā)射天線幾何中心位置分布Ltx (m)，生成陣列向天線布局有效孔徑長(zhǎng)度和虛擬等效相位中心，所述接收天線單元幾何中心位置分布Lkx(η)和所述發(fā)射天線幾何中心位置分布Ltx(m)兩兩之間依次循環(huán)進(jìn)行天線相位中心等效，共獲得MN個(gè)天線等效相位中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載下視3DSAR稀疏陣列天線布局方法，其特征在于， 在所述步驟S4中，在將所述陣列向采樣點(diǎn)位置坐標(biāo)設(shè)為X(k)時(shí)，
【文檔編號(hào)】H01Q1/28GK103762412SQ201310750198
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】譚維賢, 王彥平, 彭學(xué)明, 鮑慊, 洪文, 吳一戎 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所