专利名称：一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达模糊度分析方法
技术领域：
本发明涉及一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达模糊度分析方法，属于合成孔径雷达技术领域。
背景技术：
合成孔径雷达(SAR)是一种全天时、全天候的高分辨率的微波遥感成像雷达，可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上，在环境监测、海洋观测、资源勘探、农作物估产、 测绘和军事等方面具有重要作用。星载合成孔径雷达的系统设计中，模糊噪声是系统设计者需要考虑的重要性能指标，也是约束波位设计的重要因素。星载合成孔径雷达的模糊是指来自观测带内的有用信号受到非人为干扰的其它回波信号的“污染”，经信号处理后引起雷达图像质量下降的现象。在星载合成孔径雷达系统的回波信号中，除了来自观测带内的有用回波信号外，观测带外的无用回波信号也会被接收机接收，这些回波信号会与目标的有用回波信号相干叠加， 从而对目标的回波信号产生干扰，造成信号的模糊现象。模糊是合成孔径雷达的固有问题， 综其产生原因主要有两点第一，雷达工作在脉冲体制；第二，天线方向图中存在旁瓣。根据模糊的来源，可以将其分为两类距离模糊和方位模糊。目前的对星载合成孔径雷达系统的研究主要局限在对低地球轨道合成孔径雷达卫星(LEO SAR)的研究上，因为在对地观测卫星中，常常要求卫星在不同的时间通过同一地区的高度尽可能不变，以使能得到相同的波位参数。如近期发射的星载合成孔径雷达系统均为近圆轨道的低地球轨道合成孔径雷达卫星意大利的“地中海周边观测小卫星星座系统”(Cosmo-Skymed)由4颗卫星组成，采用高度为620km的太阳同步圆轨道；德国的“陆地雷达”(TerraSAR-X)的轨道为太阳同步的重复的晨昏冻结轨道，轨道高度为514. 8km的近圆轨道。但是在倾斜地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的参数设计中，由于轨道高度大(如轨道半长轴42164. 17km)，故轨道不能近似为近圆轨道，不能使用基于平面模型的几何关系，必须考虑椭圆轨道和地球表面曲率的影响；而且倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的轨道速度相对近圆轨道的低地球轨道合成孔径雷达较小，如近地点速度为2750m/s，远地点速度为890m/s，地球自转影响严重，不能忽略距离向和方位向之间的耦合。若仍按照低地球轨道合成孔径雷达卫星系统参数的计算方法分析倾斜地球同步轨道合成孔径雷达系统参数则会引入较大误差。而且由于距离向和方位向之间耦合的加重，会使交叉项模糊度迅速恶化，达到距离向模糊度的数量级。因此需要提出一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达模糊分析方法来解决这些问题。

发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提出一种针对倾斜地球同步轨道合成孔径雷达的模糊度分析方法。
—种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达模糊度分析方法，包括如下具体步骤步骤1、建立卫星运行轨道的椭圆轨道模型和卫星本体坐标系，其中卫星本体坐标系中心为卫星质心，X轴沿卫星的矢径的方向，背离地心，Z轴指向轨道的角动量方向，y轴满足右手坐标系准则。步骤2、根据公式(1)计算波束的主信号区的多普勒频率fD。
权利要求
1. 一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达模糊度分析方法，其特征在于包括如下步骤 步骤1、建立卫星运行轨道的椭圆轨道模型和卫星本体坐标系，其中卫星本体坐标系中心为卫星质心，X轴沿卫星的矢径的方向，背离地心，Z轴指向轨道的角动量方向，y轴满足右手坐标系准则；步骤2、根据公式(1)计算波束的主信号区的多普勒频率fD。 2fDccos ( + Rs (cos - ωβ cos ai) sin θκ cos ΘΑ - Rscoe sin at cos a sin θκ sin 6^ J (1)其中，θκ、θ A是雷达波束中心偏离χ轴、y轴的夹角，Oa为卫星质心，Q为波束中心的指向，λ为卫星雷达工作的波长，Os为卫星平台的自转角速度，COe为地球自转角速度，Qi 是卫星轨道的轨道倾角，α为表示卫星位置的纬度幅角， 为卫星的位置矢量的大小，之为 Rs的一阶时间导数，a为轨道半长轴，e为轨道偏心率，ω为近地点幅角，μ为地球物理常数，其中
2.根据权利要求1所述的倾斜地球同步轨道合成孔径雷达模糊度分析方法，其特征在于包括如下具体步骤步骤1、建立卫星运行轨道的椭圆轨道模型和卫星本体坐标系，其中卫星本体坐标系中心为卫星质心，χ轴沿卫星的矢径的方向，背离地心，ζ轴指向轨道的角动量方向，y轴满足右手坐标系准则，并且计算波束中心的多普勒频率；首先建立卫星运行轨道的椭圆轨道模型和卫星本体坐标系，χ轴沿卫星的矢径的方向， 背离地心，ζ轴指向轨道的角动量方向，y轴满足右手坐标系准则；χ轴、y轴和ζ轴的单位向量分别表示为UpUt和Up ；此处认为地球为一圆球体；在卫星本体坐标系中定义天线的波束指向方向的单位矢量为Q，记偏离χ轴、y轴的夹角记为θκ、θ Α，则此时的波束指向Q为Q = -cos θ Eur+sin θ Ecos θ Aut_sin θ Esin θ Aup(11)卫星本体坐标系中的卫星平台相对于地面的相对速度矢量P为
全文摘要
本发明涉及一种倾斜地球同步轨道合成孔径雷达模糊度分析方法，属于合成孔径雷达技术领域。本发明方法首先计算波束主信号区的多普勒频率和模糊区的多普勒频率，然后根据所得到的结果分别计算雷达波束中心偏离卫星本体坐标系x轴、y轴的夹角，再用这两个角度得到模糊信号所在位置处的天线增益，最后计算模糊信号的总能量与主信号能量的比值，从而得到模糊度ASR。本发明方法在计算过程中没有采用现有技术中对相关参数做近似化处理的方法，因而能够针对椭圆轨道和地球自转等复杂条件进行计算，非常适合于高轨道的倾斜地球同步轨道合成孔径雷达模糊度分析。
文档编号G01S7/41GK102169173SQ20101058796
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者曾涛, 胡程, 董锡超, 龙腾 申请人:北京理工大学