CN105068050B - 一种超高分辨率星载sar系统的时序确定方法 - Google Patents
一种超高分辨率星载sar系统的时序确定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，根据星载SAR及观测场景的几何信息，确定出场景回波的距离徙动范围；其次，结合星载SAR系统波位图以及起始时刻回波的距离时间范围，确定起始脉冲发射间隔；再次，根据场景回波的距离徙动趋势，以定时器所能生成的最小时间单元来连续变化脉冲发射间隔，保证场景回波有效避开发射干扰。若在这一过程中的某时刻，以最小单元来调整发射间隔已无法避免发射干扰时，则需再次结合系统波位图对发射间隔进行一次阶跃式跳变，将回波调整到其它发射脉冲区间中去，而后继续按照最小时间单元量来调整发射间隔。基于以上步骤来设计工作时序，就可保证整个工作时间内完整地接收到回波。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高分辨率星载SAR系统的工作时序确定方法，属于空间微波遥感技术领域。
背景技术
在星载SAR进行对地成像军事侦察的应用中，分辨率的高低将直接决定着对军事地区与目标的侦察效果。根据SAR成像原理，为获得图像的两维高分辨率，一方面要增大发射带宽以实现距离向高分辨率，另一方面要增加合成孔径带宽以提高方位向分辨率。发射带宽的增大要求必须采用大口径天线以保证图像信噪比，大口径天线决定了天线方位向波束宽度相对较窄。因此需要天线波束转过较大的角度来保证方位向大合成孔径带宽。
基于以上分析，超高分辨率星载SAR在对某一区域进行成像时，整个工作过程场景回波的距离向徙动会非常大。在传统星载SAR系统时序设计中，设计结果都为单一恒定的脉冲发射重复间隔，形成的接收窗时间范围相对固定。传统星载SAR回波的距离徙动量都较小，因此该设计方法就可保证整个工作过程对回波的有效接收。然而在超高分辨率星载SAR系统中，回波的大距离徙动特性必然会造成它与发射脉冲之间互扰的情况，这将造成回波信息的损失而无法实现超高分辨率成像。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，本发明通过设计一种脉冲发射间隔(Pulse Repetition Interval,PRI)连续变化的全新系统工作时序来不断调整回波接收窗位置，以实现对完整场景回波的有效接收。通过对所接收到回波进行有效地信号处理，就可实现超高分辨率星载SAR成像。
本发明的技术解决方案是：
一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，包括步骤如下：
(1)确定起始时刻场景回波的距离向时间范围，并根据该范围得到起始的发射脉冲间隔；
(2)根据回波距离向时间范围的变化趋势，令脉冲发射间隔按照与该趋势相匹配的方式，以定时器所能实现的最小步进量进行调整；
(3)判断场景回波是否将要被发射脉冲所干扰，若将要被干扰，则进入步骤(4)，若不会被干扰，则继续按照与前一次调整相同的方式调整脉冲发射间隔，直到即将被干扰进入步骤(4)；
(4)判断是否需要调整回波所在的发射干扰区间，若需要则对脉冲发射间隔进行一次阶跃式调整，按照波位图将回波调整到新的发射间隔区间中以适应回波的距离徙动趋势，并再次进入步骤(2)，若不需要则进入步骤(5)；
(5)令脉冲发射间隔按照与前一次调整相反的方式来调整，每次的调整量与步骤(2)中的最小步进量相同；
(6)当载荷工作总时间大于工作模式要求时间时，若接收完毕则进入步骤(7)，否则进入步骤(3)；
(7)结束。
步骤(1)中确定出起始时刻场景回波的距离向时间范围具体方式如下：
(1a)根据星载SAR的星地几何关系、天线波束的方位向波束宽度θaz、场景方位向长度La以及最终要实现方位向分辨率ρa，计算出滑动聚束工作模式的天线波束的方位向转动范围：由θa_max转动至-θa_max；
(1b)计算起始时刻场景与卫星间的最小作用距离Rmin_start与最大作用距离Rmax_start：
其中，θa_max表示在起始观测时刻天线波束方位向最大斜视角；Rn与Rf分别表示观测场景近端和远端与卫星在方位向正侧视时的最短斜距；θ'表示天线方位向波束范围内的一角变量；
(1c)计算出起始时刻场景回波的距离向时间范围：
其中Tp表示发射脉冲宽度。
步骤(1)中确定出起始的发射脉冲间隔的具体方式如下：
(1d)根据起始时刻的回波距离向时间范围以及星载SAR的系统波位图，确定起始的发射脉冲间隔PRI：
起始的PRI满足约束条件：其中n表示发射脉冲个数。
步骤(2)中确定回波距离时间变化趋势的具体方式如下：
(2a)根据滑动聚束模式的天线波束在方位向上的旋转角速度ωa以及起始斜视角θa_start，得出在方位向ta时刻天线波束的方位向斜视角
(2b)由方位向ta时刻天线波束的方位向斜视角θa，以及观测场景近端和远端与卫星在方位向正侧视时的最短斜距分别为Rn与Rf，即可得出在该时刻场景与卫星间的最小与最大的作用距离分别为与
(2c)根据步骤(2b)得出的方位向ta时刻卫星与场景间的最小与最大作用距离Rmin(ta)与Rmax(ta)，以及发射脉冲宽度Tp，得出在方位向ta时刻的距离向回波时间范围
(2d)由SAR载荷滑动聚束模式下天线波束方位向的转动范围θa_max至-θa_max，以及天线波束方位向的平均转动角速度ωa，得出方位向总工作时间
(2e)在整个[0,Ta]的工作时间范围内，得出所有方位向时刻的距离回波时间范围，即可得出整个工作期间的回波距离向起始时刻与终止时刻的变化趋势。
步骤(2)中定时器所能实现的最小步进量取5ns。
步骤(3)中判断发射脉冲是否即将对回波造成干扰的具体方式如下：
(3a)本次回波被第(n+1)个发射脉冲的前边缘干扰时，具备以下两个约束条件：
(3b)本次回波被第n个发射脉冲的后边缘干扰时，具备以下两个约束条件：
步骤(4)中判断是否需要调整回波所在的发射干扰区间的具体方式如下：
当且仅当场景回波的距离向时间范围与此刻的PRI同时满足以下的约束条件时，进行调整：
其中，dt表示定时器所能实现的最小步进量。
步骤(4)中发射脉冲间隔阶跃式调整的具体方式如下：
(4a)根据星载SAR系统波位图对PRI进行一次阶跃式调整，调整后的PRInew满足约束条件
调整后回波的距离时间范围将从第n个与第(n+1)个发射脉冲之间调整到了第m个与第(m+1)个脉冲之间，其中m<n。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明针对传统星载SAR时序设计方法无法适应超高分辨率星载SAR回波超大距离徙动的问题，设计了一种连续变脉冲发射间隔的工作方式来保证回波能够一直处于有效接收窗之内，避免了场景回波与发射脉冲之间的干扰，从而实现对回波的完整接收。
(2)本发明通过连续变脉冲发射间隔的方式能够实现有效接收窗的最大化利用(回波时间长度占有效接收窗长度的比例最高)。因此，本发明能够使系统工作于大脉宽以及高重频的环境，大脉宽与高重频将提升系统发射占空比以及平均发射功率，从而提高系统信噪比和最终的SAR图像质量。
(3)本发明通过对PRI的阶跃式跳变，能够增大两个相邻脉冲之间的发射间隔，回波的距离向时间跨度将小于这一间隔，因此发射脉冲不会对回波造成干扰，使得本发明发射脉冲间隔更加精确。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为本发明实施例中根据星载SAR系统波位图；
图3为本发明整个滑动聚束模式工作过程中卫星与观测场景之间的最小与最大距离随方位向时刻的变化曲线；
图4为本发明连续变脉冲发射间隔时序方案所形成的“锯齿形”有效接收窗能够适应超大距离徙动的回波；
图5为本发明发射脉冲的场景回波与脉冲关系示意图；
图6为本发明按照逐步递减的方式调整发射间隔示意图；
图7为本发明按照最小步进量来逐渐增大脉冲发射间隔示意图；
图8为本发明进行脉冲发射间隔阶跃调整原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作过程作进一步解释和说明。
如图1所示，本发明一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，包括步骤如下：
(1)确定起始时刻场景回波的距离向时间范围，并根据该范围得到起始的发射脉冲间隔；
确定出起始时刻场景回波的距离向时间范围具体方式如下：
(1a)根据星载SAR的星地几何关系、天线波束的方位向波束宽度θaz、场景方位向长度La以及最终要实现方位向分辨率ρa，计算出滑动聚束工作模式的天线波束的方位向转动范围：由θa_max转动至-θa_max；
(1b)计算起始时刻场景与卫星间的最小作用距离Rmin_start与最大作用距离Rmax_start：
其中，θa_max表示在起始观测时刻天线波束方位向最大斜视角；Rn与Rf分别表示观测场景近端和远端与卫星在方位向正侧视时的最短斜距；θ'表示天线方位向波束范围内的一角变量；
(1c)计算出起始时刻场景回波的距离向时间范围：
其中Tp表示发射脉冲宽度。
确定出起始的发射脉冲间隔的具体方式如下：
(1d)根据起始时刻的回波距离向时间范围以及星载SAR的系统波位图，确定起始的发射脉冲间隔PRI：
起始的PRI满足约束条件：其中n表示发射脉冲个数。
基于以上的分析结果，将选择出的PRI即作为起始时刻的脉冲重复间隔。另外，由PRI所满足的约束条件还可确定出：起始时刻回波所在的时间范围为与回波对应的发射脉冲之后第n个与第n+1个发射脉冲之间。
(2)根据回波距离向时间范围的变化趋势，令脉冲发射间隔按照与该趋势相匹配的方式，以定时器所能实现的最小步进量进行调整(定时器所能实现的最小步进量取5ns)；
确定回波距离时间变化趋势的具体方式如下：
(2a)根据滑动聚束模式的天线波束在方位向上的旋转角速度ωa以及起始斜视角θa_start，得出在方位向ta时刻天线波束的方位向斜视角
(2b)由方位向ta时刻天线波束的方位向斜视角θa，以及观测场景近端和远端与卫星在方位向正侧视时的最短斜距分别为Rn与Rf，即可得出在该时刻场景与卫星间的最小与最大的作用距离分别为与
(2c)根据步骤(2b)得出的方位向ta时刻卫星与场景间的最小与最大作用距离Rmin(ta)与Rmax(ta)，以及发射脉冲宽度Tp，得出在方位向ta时刻的距离向回波时间范围
(2d)由SAR载荷滑动聚束模式下天线波束方位向的转动范围θa_max至-θa_max，以及天线波束方位向的平均转动角速度ωa，得出方位向总工作时间
(2e)在整个[0,Ta]的工作时间范围内，得出所有方位向时刻的距离回波时间范围，即可得出整个工作期间的回波距离向起始时刻与终止时刻的变化趋势。
(3)判断场景回波是否将要被发射脉冲所干扰，若将要被干扰，则进入步骤(4)，若不会被干扰，则继续按照与前一次调整相同的方式调整脉冲发射间隔，直到即将被干扰进入步骤(4)；
判断发射脉冲是否即将对回波造成干扰的具体方式如下：
(3a)本次回波被第(n+1)个发射脉冲的前边缘干扰时，具备以下两个约束条件：
(3b)本次回波被第n个发射脉冲的后边缘干扰时，具备以下两个约束条件：
这意味着本次发射脉冲之后的第n个发射脉冲的后边缘即将与本次脉冲回波的前端重叠。
(4)判断是否需要调整回波所在的发射干扰区间，若需要则对脉冲发射间隔进行一次阶跃式调整，按照波位图将回波调整到新的发射间隔区间中以适应回波的距离徙动趋势，并再次进入步骤(2)，若不需要则进入步骤(5)；
判断是否需要调整回波所在的发射干扰区间的具体方式如下：
当且仅当场景回波的距离向时间范围与此刻的PRI同时满足以下的约束条件时，进行调整：
其中，dt表示定时器所能实现的最小步进量。
发射脉冲间隔阶跃式调整的具体方式如下：
(4a)根据星载SAR系统波位图对PRI进行一次阶跃式调整，调整后的PRInew满足约束条件
调整后回波的距离时间范围将从第n个与第(n+1)个发射脉冲之间调整到了第m个与第(m+1)个脉冲之间，其中m<n。
通过对PRI的阶跃式跳变，能够增大两个相邻脉冲之间的发射间隔，回波的距离向时间跨度将小于这一间隔，因此发射脉冲不会对回波造成干扰。
(5)令脉冲发射间隔按照与前一次调整相反的方式来调整，每次的调整量与步骤(2)中的最小步进量相同；
(6)当载荷工作总时间大于工作模式要求时间时，若接收完毕则进入步骤(7)，否则进入步骤(3)；
(7)结束。
下面结合设计的超高分辨率星载SAR系统以及附图来对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
已知星载SAR的轨道高度H＝1100km，天线波束的方位向波束宽度θaz＝0.2°，发射脉冲宽度Tp＝90μs，观测场景中心的星下点视角αc＝35°，场景的距离向幅宽W＝12km，场景方位向长度La＝12km，最终要实现方位向分辨率ρa＝0.1m。
(1)根据卫星的轨道高度H、观测场景中心的星下点视角αc＝35°、以及场景幅宽W＝12km，可求出场景近端与远端的正侧视斜距Rn与Rf分别为1395.4km与1403.4km；
(1a)根据天线波束的方位向波束宽度θaz＝0.2°、观测场景的方位向长度La＝12km、最终实现的方位向分辨率ρa＝0.1m，求出滑动聚束模式下的方位向转动角范围θa_max至-θa_max为14.0267°至-14.0267°；
(1b)滑动聚束工作时间Ta＝106.5963s，平均转动角速度；由以上得出的Rn与Rf、以及起始时刻的天线波束方位向最大斜视角θa_max＝14.0267°和θ'∈[-0.1,0.1]，得出起始时刻卫星与场景的最小与最大作用距离分别为Rmin_start＝1437.6km与Rmax_start＝1447.2km。
(1c)根据步骤(1b)得出的Rmin_start与Rmax_start的计算结果，可计算出在载荷工作的起始时刻，回波相应的距离向时间范围为[9584.1μs,9737.9μs]。如图2所示，根据星载系统波位图可看出，能接收这一斜距范围回波的工作重频PRFstart＝2860Hz(黑色直线段)，该重频所对应的发射脉冲间隔PRI＝1./PRF＝349.6503μs。
这时PRI满足约束条件：
27·PRI+Tp<9584.1μs
28·PRI>9737.9μs。
这意味着起始时刻场景回波位于第27与28个脉冲发射之间被接收(n＝27)。
(2)根据天线波束的平均转动角速度ωa＝0.2632°/s，以及天线波束方位向起始斜视角14.0267°，可得出方位向ta时刻的天线波束斜视角θa，再结合Rn与Rf，就可得出该时刻的卫星与场景的最小与最大作用距离分别为Rmin(ta)和Rmax(ta)。如图3所示，为在整个滑动聚束工作期间内Rn与Rf随方位向时刻的变化曲线，可看出在起始阶段Rn与Rf都是随时间逐渐减小的，在经过一半滑动聚束的工作时间后，Rn与Rf将随时间而增大。因此，系统的工作时序要以PRIstart＝349.6503s开始,并按照dt＝5ns的步进量逐步减小(附图4中折线的第一段及附图5所示，图5表示超高分辨率星载SAR第一个发射脉冲的场景回波位于与它之后第n个与第(n+1)个脉冲之间，并且发射间隔按照5ns的步进量逐步递减，以适应回波的距离时间范围减小的趋势。)。
(3)当按照以上逐步减小的工作时序发完374个发射脉冲后，这时PRI1＝PRIstart-374×dt＝347.7803μs，这一PRI满足约束条件
这意味着第374个发射脉冲之后的第28个发射脉冲前边缘即将对回波造成干扰(附图4中折线的第一个拐点位置处及附图6所示，图6表示当按照逐步递减的方式调整发射间隔到第i个发射脉冲时，其后第(n+1)个发射脉冲的前边缘即将与回波发生干扰)。根据系统波位图，可看出这时无需对PRI进行一次阶跃式调整，只需在第374个发射脉冲时改变PRI的调整方式，由每次减小5ns改为每次增大5ns，仍将回波保留在第27个与第28个发射脉冲的间隔内(附图4中折线的第二段所示)。
(4)在以PRI1＝347.7803μs开始以每次5ns的步进量来调整PRI，当发射完771个发射脉冲后，这时PRI2＝PRI1+771×dt＝351.6353μs。这一PRI满足约束条件
这意味着在改变脉冲重复间隔的调整方式后发射的第771个脉冲的后边缘即将对回波造成干扰(附图4中折线第二个拐点位置处及附图7所示，图7表示在图6的情况出现后立即按照最小步进量来逐渐增大脉冲发射间隔，在第j个发射脉冲时其后第n个发射脉冲的后边缘即将与回波发生干扰)。根据系统波位图，可看出这时仍无需对PRI进行阶跃式调整，只需在第772个发射脉冲再次改变PRI的调整方式，由每次增大5ns改为每次减小5ns，仍将回波保留在第27个与第28个发射脉冲的间隔内(附图4中折线的第三段所示)。
(5)按照以上第(3)步和第(4)步的循环方式来设计整个滑动聚束工作期间的脉冲发射时序。当某个方位时刻ta的PRI同时满足以下两项约束条件
这意外着无论是以逐步递增或逐步递减的方式来调整PRI都会使得回波被干扰(附图2中的红色直线段及附图8中上半部分所示，图8表示在第p个发射脉冲时，无论按照逐步增大或减小的趋势都无法保证完整接收其回波。这时就需要对PRI进行跳变，使得发射脉冲的回波从其之后第n个与第(n+1)个发射脉冲之间变至第m个与第(m+1)个发射脉冲之间。)这时必须对PRI进行阶跃式调整，调整后的PRInew(附图2中的蓝色直线段及附图8中下半部分所示)满足以下两项约束条件
其中m＝23。可看出m<n。
(6)在完成脉冲重复间隔的跳变后，根据此时回波的距离徙动趋势，以每次5ns的步进量来单向调整脉冲发射间隔。再按照以上第(3)、(4)、(5)步的原理来确定何时发射脉冲会对回波造成干扰、并确定相应的变化方式(由于回波所在的发射脉冲区间已变化，因此这时第(3)、(4)、(5)步中27和28需要分别被替换为23与24)。
(7)当载荷工作的累积总时间Ttotal满足Ttotal≥Ta+n·PRIstart后，已完成了整个滑动聚束模式的回波录取阶段，载荷即可停止工作。
本发明未公开的部分为本领域的公知常识。
Claims (8)
1.一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，其特征在于步骤如下：
(1)确定起始时刻场景回波的距离向时间范围，并根据该范围得到起始时刻的发射脉冲间隔；
(2)根据回波距离向时间范围的变化趋势，令脉冲发射间隔按照与该趋势相匹配的方式，以定时器所能实现的最小步进量dt进行调整；
(3)判断场景回波是否将要被发射脉冲所干扰，若将要被干扰，则进入步骤(4)，若不会被干扰，则继续按照与前一次调整相同的方式调整脉冲发射间隔，直到即将被干扰进入步骤(4)；
(4)判断是否需要调整回波所在的发射干扰区间，若需要则对脉冲发射间隔进行一次阶跃式调整，按照波位图将回波调整到新的发射间隔区间中以适应回波的距离徙动趋势，并再次进入步骤(2)，若不需要则进入步骤(5)；
(5)令脉冲发射间隔按照与前一次调整相反的方式来调整，每次的调整量与步骤(2)中的最小步进量dt相同；
(6)当载荷工作总时间大于工作模式要求时间时，若接收完毕则进入步骤(7)，否则进入步骤(3)；
(7)结束。
2.根据权利要求1所述的一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，其特征在于在：所述步骤(1)中确定出起始时刻场景回波的距离向时间范围具体方式如下：
(1a)根据星载SAR的星地几何关系、天线波束的方位向波束宽度θaz、场景方位向长度La以及最终要实现方位向分辨率ρa，计算出滑动聚束工作模式的天线波束的方位向转动范围：由θa_max转动至-θa_max；
(1b)计算起始时刻场景与卫星间的最小作用距离Rmin_start与最大作用距离Rmax_start：
<mrow>
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<mi>R</mi>
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<mi>min</mi>
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<mo>}</mo>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中，θa_max表示在起始观测时刻天线波束方位向最大斜视角；Rn与Rf分别表示观测场景近端和远端与卫星在方位向正侧视时的最短斜距；θ'表示天线方位向波束范围内的一角变量；
(1c)计算出起始时刻场景回波的距离向时间范围：
其中Tp表示发射脉冲宽度。
3.根据权利要求1所述的一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，其特征在于在：所述步骤(1)中确定出起始的发射脉冲间隔的具体方式如下：
(1d)根据起始时刻的回波距离向时间范围以及星载SAR的系统波位图，确定起始的发射脉冲间隔PRIstart：
起始的PRI满足约束条件：其中n表示发射脉冲个数。
4.根据权利要求1所述的一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，其特征在于在：所述步骤(2)中确定回波距离时间变化趋势的具体方式如下：
(2a)根据滑动聚束模式的天线波束在方位向上的旋转角速度ωa以及起始斜视角θa_start，得出在方位向ta时刻天线波束的方位向斜视角
(2b)由方位向ta时刻天线波束的方位向斜视角θa，以及观测场景近端和远端与卫星在方位向正侧视时的最短斜距分别为Rn与Rf，即可得出在该时刻场景与卫星间的最小与最大的作用距离分别为与
(2c)根据步骤(2b)得出的方位向ta时刻卫星与场景间的最小与最大作用距离Rmin(ta)与Rmax(ta)，以及发射脉冲宽度Tp，得出在方位向ta时刻的距离向回波时间范围
(2d)由SAR载荷滑动聚束模式下天线波束方位向的转动范围θa_max至-θa_max，以及天线波束方位向的平均转动角速度ωa，得出方位向总工作时间
(2e)在整个[0,Ta]的工作时间范围内，得出所有方位向时刻的距离回波时间范围，即可得出整个工作期间的回波距离向起始时刻与终止时刻的变化趋势。
5.根据权利要求1所述的一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，其特征在于在：所述步骤(2)中定时器所能实现的最小步进量取5ns。
6.根据权利要求1所述的一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，其特征在于在：所述步骤(3)中判断发射脉冲是否即将对回波造成干扰的具体方式如下：
(3a)第k个发射脉冲的回波被其后第(n+1)个发射脉冲的前边缘干扰时，具备以下两个约束条件：
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>PRI</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>min</mi>
</msub>
</mrow>
<mi>c</mi>
</mfrac>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>PRI</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo><</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mi>c</mi>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mo>;</mo>
<mo>;</mo>
</mrow>
(3b)第k个发射脉冲的回波被其后第n个发射脉冲的后边缘干扰时，具备以下两个约束条件：
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>PRI</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mo>></mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>min</mi>
</msub>
</mrow>
<mi>c</mi>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>PRI</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>&GreaterEqual;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mi>c</mi>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mo>.</mo>
</mrow>
7.根据权利要求1所述的一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，其特征在于在：所述步骤(4)中判断是否需要调整回波所在的发射干扰区间的具体方式如下：
当且仅当场景回波的距离向时间范围与此刻的PRI同时满足以下的约束条件时，进行调整：
<mrow>
<mi>n</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>PRI</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mo>&GreaterEqual;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>min</mi>
</msub>
</mrow>
<mi>c</mi>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>n</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
<mo>&CenterDot;</mo>
<msub>
<mi>PRI</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>m</mi>
<mi>a</mi>
<mi>x</mi>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mi>c</mi>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mo>.</mo>
</mrow>
8.根据权利要求1所述的一种超高分辨率星载SAR系统的时序确定方法，其特征在于在：所述步骤(4)中发射脉冲间隔阶跃式调整的具体方式如下：
(4a)根据星载SAR系统波位图对PRI进行一次阶跃式调整，调整后的起始PRInew满足约束条件
调整后回波的距离时间范围将从发射脉冲之后第n个与第(n+1)个发射脉冲之间调整到了第m个与第(m+1)个脉冲之间，其中m<n。
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| "弹载SAR脉冲重复频率设计研究";郑陶冶 等;《雷达科学与技术》;20100630;第8卷(第3期);第3,4节 * |
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