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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种基于方位维频率扫描SAR的方位高分辨率系统参数设计方法，属于信号处理领域。基于方位维频率扫描SAR系统，首先读入其相关参数，并建立波束扫描几何模型，计算得到阵列天线参数和线性调频信号参数。然后根据系统参数和成像场景宽度设计雷达开机工作时间及脉冲重复频率。最后分析系统方位模糊度，当方位模糊度符合要求，则得到最终的方位维频率扫描SAR系统参数设计结果。本发明实现了自动化参数设计流程，使SAR系统性能显著提升，为方位维频率扫描SAR的工程应用提供了依据。

主权项：1.基于方位维频率扫描SAR的方位高分辨率系统参数设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一，基于方位维频率扫描SAR系统，读入其相关参数，并进一步建立波束扫描几何模型；方位维频率扫描SAR系统的相关参数包括：SAR平台高度H，平台速度V，中心地距Rg0，方位向天线长度Da，线性调频信号脉冲持续时间Tp，起始扫描角度θs，终止扫描角度θe，波束扫描范围θscan，波束覆盖范围θswath，波束扫描方向，期望方位分辨率ρae，期望距离分辨率ρre，期望的方位维成像场景宽度Wae，期望的测绘带宽度Wre，允许的最大方位模糊度AASRmax以及光速c；基于系统相关参数建立波束扫描几何模型的过程具体为：首先，基于SAR平台飞行平面构建坐标系：X轴方向为SAR平台运动方向，XoY平面构成成像场景平面，Z轴为与XoY平面垂直且与SAR平台飞行轨迹相交的直线，使该坐标系构成右手直角坐标系；然后，合成波束沿X轴在每个脉冲重复时间内以θpt的规律进行波束扫描，其中t为距离维快时间，在一个脉冲持续时间的起始时刻，波束指向θs，对应的方位坐标为Xs；经过一半的3dB波束宽度扫描角度后，波束指向为θ1，对应的方位坐标为X1；在一个脉冲持续时间的终止时刻，波束指向θe，对应的方位坐标为Xe；在此前一半3dB波束宽度扫描角度，波束指向θ2，对应的方位坐标为X2；考虑到天线瞬时3dB波束宽度θ3dB的影响，θs至θe之间被定义为方位维频率扫描SAR波束扫描范围θscan＝|θs-θe|，θ1至θ2之间定义为波束覆盖范围θswath＝|θ1-θ2|；θscan与θswath的区别在于天线的瞬时3dB波束宽度，并且有θscan＝θswath+θ3dB的数值关系；步骤二，基于方位维频率扫描SAR系统的参数和几何模型，得到阵列天线参数和线性调频信号参数；阵列天线参数和线性调频信号参数包括：载波频率fc，阵列天线子阵间距dsa，子阵间时间延迟τ，阵列天线子阵个数N，发射信号带宽Br，发射信号调频率K；步骤三，根据系统参数和成像场景宽度设计雷达开机工作时间及脉冲重复频率；具体过程如下：步骤301，基于几何模型，建立方位维频率扫描SAR工作模型；机载条带SAR工作模式下引入方位维脉内频率扫描效应，在每个方位时刻，一个脉冲持续时间内，阵列的合成信号以相同的波束扫描规律θpt从θs向θe进行扫描，雷达开机工作时间的起始和终止两个时刻波束中心对应的方位位置分别为和因此方位维成像场景宽度为内的方位位置范围；步骤302，计算方位维频率扫描SAR的合成孔径时间TaAFS和方位维成像场景宽度WaAFS；合成孔径时间TaAFS的计算公式为： 方位维成像场景宽度WaAFS的计算过程为：Xa＝RBθswath8aLasm＝RBθ3dB8bWaAFS＝TFV+Xa-LaSM8c其中Xa为波束扫描的方位位置范围，Lasm为瞬时3dB波束宽度对应的合成孔径长度；步骤303，根据期望方位维成像场景宽度设计雷达开机工作时间TF，雷达开机工作时间TF和方位维成像场景宽度需满足的条件为： WaAFS＞Wae9b步骤304，方位维频率扫描SAR的多普勒带宽BaAFS的计算过程为： BaAFS＝Bscan+Basm10c其中，Bscan为由于扫描效应获取的多普勒带宽，Basm为瞬时3dB波束宽度对应的多普勒带宽；步骤305，根据期望测绘带宽度设计系统脉冲重复频率PRF，并判断方位维频率扫描SAR有无宽幅成像需要，若有，则执行步骤306；否则，执行步骤307；步骤306，判断PRF是否满足PRF＞Basm，若是，则进行频谱搬移恢复无混叠的回波信号频谱，执行步骤四；否则，返回步骤一，重新设置输入参数；步骤307，判断PRF是否满足PRF＞BaAFS，若是，则执行步骤四；否则，返回步骤一，重新设置输入参数；步骤四，分析系统方位模糊度，并判断方位模糊度是否符合条件AASRX0,RB＜AASRmax，若是，则得到最终的系统参数设计结果；否则，返回步骤三，重新设计系统脉冲重复频率PRF的值，直至满足方位模糊度的要求；最终的系统参数设计结果包括：输出阵列天线的子阵个数N，子阵间距dsa，子阵间时间延迟τ，线性调频信号载频fc，发射信号带宽Br，调频率K，雷达开机工作时间TF，系统脉冲重复频率PRF。

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百度查询： 北京航空航天大学 基于方位维频率扫描SAR的方位高分辨率系统参数设计方法