CN108415016A - 合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法 - Google Patents

合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108415016A
CN108415016A CN201810361118.5A CN201810361118A CN108415016A CN 108415016 A CN108415016 A CN 108415016A CN 201810361118 A CN201810361118 A CN 201810361118A CN 108415016 A CN108415016 A CN 108415016A
Authority
CN
China
Prior art keywords
synthetic aperture
aperture radar
satellite
radar satellite
target image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810361118.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108415016B (zh
Inventor
王鹏波
俞雷
李春升
张永军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN201810361118.5A priority Critical patent/CN108415016B/zh
Publication of CN108415016A publication Critical patent/CN108415016A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108415016B publication Critical patent/CN108415016B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9021—SAR image post-processing techniques
    • G01S13/9029—SAR image post-processing techniques specially adapted for moving target detection within a single SAR image or within multiple SAR images taken at the same time
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track

Abstract

本发明公开了一种合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法，涉及合成孔径雷达卫星系统与应用技术，属于卫星系统工程应用领域。合成孔径雷达卫星的飞行速度测量精度是保证成像处理能够自动稳定地处理出满足分辨率设计要求的高质量图像的重要条件，设计合理的合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标，可为合成孔径雷达卫星轨道速度测量精度指标设计提供依据。通过不同速度测量精度条件下的SAR成像效果，测量受飞行方向速度误差影响较大的图像方位向分辨率指标来评价合成孔径雷达卫星测速精度对图像分辨率影响，能够较好地设计合成孔径雷达卫星测速精度指标。

Description

合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法
技术领域
本发明涉及卫星系统工程应用领域，特别是涉及星载合成孔径雷达成像处理技术。
背景技术
合成孔径雷达(SAR)是一种有源遥感设备，其覆盖范围广，能够全天时、全天候工作，且可获得高分辨率大面积的图像。为了获得更好的图像质量指标，必须在数据获取和成像处理的各个环节确保其优越指标性能的实现。
目前，在轨的合成孔径雷达卫星，简称卫星，无论采用条带成像模式、扫描成像，还是采用聚束模式，在卫星上只获取地面反射的原始回波信号，然后，将该回波信号下传到地面进行成像处理。要确保获得高质量的图像，必须保证合成孔径雷达获取的回波信号、成像处理算法以及成像处理所采用的轨道、高程和姿态等数据是满足要求的。
成像处理是将合成孔径雷达接收到的不可视回波信号转变成可视图像数据，在此过程中，除了要输入合成孔径雷达照射该区域时接收的回波信号外，还要输入该区域的卫星轨道数据、姿态数据和相应成像区域的高程数据等。其中卫星的飞行速度测量精度是保证成像处理能够自动稳定地处理出满足分辨率设计要求的高质量图像的重要条件，准确评价卫星飞行方向测速精度，可为系统设计时提出相应卫星轨道速度测量精度指标要求提供依据。
目前针对卫星轨道速度测量精度指标是根据成像处理中的多普勒参数计算公式进行指标分解获得，受多种因素影响该指标计算的准确性不高。
发明内容
本发明解决的是合成孔径雷达卫星的飞行方向速度测量精度指标计算的准确性不高的问题，卫星速度测量精度指标是保证成像处理能够自动稳定地处理出满足分辨率设计要求的高质量图像的重要条件；为解决上述问题，本发明提供一种合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法。
本发明所提供的合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法，包括：
步骤一：获取合成孔径雷达回波仿真数据；
步骤二：以卫星初始飞行速度V0对合成孔径雷达回波仿真数据进行成像处理，得到第一仿真点目标图像；
步骤三：测量第一仿真点目标图像的方位向分辨率ρ0；
步骤四：改变飞行速度V＝V0±nΔV。
改变卫星的飞行速度V，V＝V0±nΔV，其中θ为雷达成像视角，ΔV为飞行速度改变量，n为从1开始的正整数，λ为雷达发射信号波长，h为卫星飞行高度，M为调节系数，一般取值范围为M＝10～100；
步骤五：进行成像处理；
以卫星飞行速度为V0-nΔV和V0+nΔV分别对同样的合成孔径雷达回波仿真数据进行成像处理，得到第二仿真点目标图像和第三仿真点目标图像；
步骤六：计算和
分别测量步骤五中两种飞行速度时得到的各自成像处理输出的第二仿真点目标图像和第三仿真点目标图像的方位向分辨率和
步骤七：计算扩展系数κ-和κ+；
计算扩展系数
步骤八：若κ-≥κ，或者κ+≥κ，则进行进入步骤九；否则调整n＝n+1，返回步骤四；其中κ为系统设计时分配的速度误差引起的扩展系数，一般取值范围为κ＝1.01～1.03；
步骤九：计算允许的速度误差ΔV0；
卫星飞行方向允许的速度误差为：ΔV0＝nΔV。
本发明的优点在于：
本发明根据星载SAR系统成像的特点，即图像方位向分辨率指标主要受制于飞行方向速度测量误差，利用不同速度测量精度数据的成像处理结果，测量图像方位向分辨率来反求卫星速度测量精度指标要求。这一方法能够为系统设计时提出相应卫星轨道速度测量精度要求提供依据，能够较好地解决合成孔径雷达卫星测速精度对图像质量影响的问题。进一步，通过结果反求卫星系统速度精度要求，可以给出卫星系统允许的飞行速度误差要求，这种从应用效果的角度评价系统参数，可精确知道应用对系统参数的要求，具有较大的实用价值。
附图说明
图1为本发明提供的合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
参考图1，本发明实施例提供的合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法，包括如下步骤：
步骤一：获取合成孔径雷达回波仿真数据，根据合成孔径雷达回波仿真数据的仿真设置条件，得到合成孔径雷达卫星初始飞行速度V0、高度和点目标的位置；
步骤二：以卫星初始飞行速度V0进行成像处理；
以卫星初始飞行速度V0，对合成孔径雷达回波仿真数据进行成像处理，得到第一仿真点目标图像；
步骤三：测量方位向分辨率ρ0；
对第一仿真点目标图像中的点目标冲激响应的主瓣3dB宽度进行测量，获得方位向分辨率ρ0；
步骤四：改变飞行速度V＝V0±nΔV；
改变卫星飞行速度V，V＝V0±nΔV，其中ΔV为飞行速度改变量，n为从1开始的正整数，θ为雷达成像视角，λ为雷达发射信号波长，h为卫星飞行高度，M为调节系数，一般取10～100；
步骤五：进行成像处理；
以卫星飞行速度为V0-nΔV和V0+nΔV分别对所述的合成孔径雷达回波仿真数据进行成像处理，得到第二仿真点目标图像和第三仿真点目标图像；
步骤六：计算和
对成像处理输出的第二仿真点目标图像和第三仿真点目标图像中的点目标冲激响应的主瓣3dB宽度进行测量，分别获得所述第二仿真点目标图像和第三仿真点目标图像对应的方位向分辨率和
步骤七：计算κ-和κ+；
计算扩展系数
步骤八：若κ-≥κ，或者κ+≥κ，则进行步骤九；否则令n＝n+1，转步骤四；其中κ为系统设计时分配的速度误差引起的扩展系数，一般取κ＝1.01～1.03。
步骤九：计算允许的速度误差，
计算卫星飞行方向允许的速度误差：ΔV0＝nΔV。
这一方法能够为系统设计时提出相应卫星轨道速度测量精度要求提供依据，能够较好地解决合成孔径雷达卫星测速精度对图像质量影响的问题。进一步，通过结果反求卫星系统速度精度要求，可以给出卫星系统允许的飞行速度误差要求，这种从应用效果的角度评价系统参数，可精确知道应用对系统参数的要求，具有较大的实用价值。

Claims (3)

1.一种合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法，其特征在于，包括：
步骤一、获取合成孔径雷达回波仿真数据；
步骤二、对合成孔径雷达回波仿真数据进行成像处理，得到第一仿真点目标图像；
步骤三、测量第一仿真点目标图像的方位向分辨率ρ0；
步骤四、改变卫星飞行速度V，V＝V0±nΔV，其中θ为雷达成像视角，ΔV为飞行速度改变量，n为从1开始的正整数，λ为雷达发射信号波长，h为卫星飞行高度，M为调节系数；
步骤五、进行成像处理，以卫星飞行速度为V0-nΔV和V0+nΔV分别对同样的合成孔径雷达回波仿真数据进行成像处理，输出第二仿真点目标图像和第三仿真点目标图像；
步骤六、计算和
分别测量步骤五中两种飞行速度时得到的各自成像处理输出的第二仿真点目标图像和第三仿真点目标图像的方位向分辨率和
步骤七、计算扩展系数κ-和κ+，
步骤八、若κ-≥κ，或者κ+≥κ，则进行进入步骤九，否则令n＝n+1，返回步骤四，其中κ为系统设计时分配的速度误差引起的扩展系数；
步骤九、计算允许的速度误差ΔV0，卫星飞行方向允许的速度误差为：ΔV0＝nΔV。
2.如权利要求1所述的合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法，其特征在于，所述M取值范围为M＝10～100。
3.如权利要求1所述的合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法，其特征在于，所述κ取值范围为κ＝1.01～1.03。
CN201810361118.5A 2018-04-20 2018-04-20 合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法 Active CN108415016B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810361118.5A CN108415016B (zh) 2018-04-20 2018-04-20 合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810361118.5A CN108415016B (zh) 2018-04-20 2018-04-20 合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108415016A true CN108415016A (zh) 2018-08-17
CN108415016B CN108415016B (zh) 2020-04-17

Family

ID=63136324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810361118.5A Active CN108415016B (zh) 2018-04-20 2018-04-20 合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108415016B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103197314A (zh) * 2013-03-01 2013-07-10 北京航空航天大学 一种星载sar的全方位观测方法
CN106950565A (zh) * 2017-01-24 2017-07-14 王洋 星载sar成像抖动补偿方法、成像方法
KR20170106843A (ko) * 2016-03-14 2017-09-22 서울시립대학교 산학협력단 다중 변위 추정 커널을 이용한 위성레이더 오프셋트래킹 장치 및 그 방법
CN107300701A (zh) * 2017-05-16 2017-10-27 上海卫星工程研究所 合成孔径雷达卫星精度测量基准设计方法
CN107607948A (zh) * 2017-08-28 2018-01-19 西安电子科技大学 一种中轨道卫星sar的运动补偿及成像方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103197314A (zh) * 2013-03-01 2013-07-10 北京航空航天大学 一种星载sar的全方位观测方法
KR20170106843A (ko) * 2016-03-14 2017-09-22 서울시립대학교 산학협력단 다중 변위 추정 커널을 이용한 위성레이더 오프셋트래킹 장치 및 그 방법
CN106950565A (zh) * 2017-01-24 2017-07-14 王洋 星载sar成像抖动补偿方法、成像方法
CN107300701A (zh) * 2017-05-16 2017-10-27 上海卫星工程研究所 合成孔径雷达卫星精度测量基准设计方法
CN107607948A (zh) * 2017-08-28 2018-01-19 西安电子科技大学 一种中轨道卫星sar的运动补偿及成像方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOSEF MITTERMAYER ET AL.: "Sliding spotlight SAR processing for TerraSAR-X using a new formulation of the extended chirp scaling algorithm", 《 IGARSS 2003. 2003 IEEE INTERNATIONAL GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM. PROCEEDINGS》 *
王伟杰 等: "姿态测量误差对星载合成孔径雷达成像质量影响", 《电波科学学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108415016B (zh) 2020-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10006991B2 (en) Velocity and attitude estimation using an interferometric radar altimeter
CN106556822B (zh) 星载滑动聚束sar瞄准精度在轨测试方法
CN102866393B (zh) 一种基于pos与dem数据的sar多普勒参数估计方法
CN107765226A (zh) 一种sar卫星雷达回波模拟方法、系统和介质
CN101581780A (zh) 一种用于侧视层析合成孔径雷达的三维聚焦成像方法
Van Zadelhoff et al. Scatterometer hurricane wind speed retrievals using cross polarization.
CN110865346B (zh) 一种基于直接定位算法的星载sar时间参数标定方法
CA2485707A1 (en) Methods and apparatus for radar data processing
US20030210180A1 (en) Methods and apparatus for terrain correlation
CN108872986A (zh) 一种方位角波数均匀化处理的极坐标sar运动补偿成像方法
RU2411538C2 (ru) Способ определения ошибки измерения скорости ла инерциальной навигационной системой и бортовой навигационный комплекс для его реализации
Mrstik et al. Terrain height measurement accuracy of interferometric synthetic aperture radars
CN110823191B (zh) 混合基线双天线斜视干涉sar洋流测量性能确定方法及系统
CN112558497A (zh) 一种雷达高度表抗干扰数字仿真方法及系统
RU2308050C1 (ru) Способ измерения эффективной площади рассеяния наземных объектов радиолокатором с синтезированной апертурой антенны
CN109782280B (zh) 基于定标卫星的中高轨sar天线距离向方向图测量方法
Freeman Radiometric calibration of SAR image data
CN108415016A (zh) 合成孔径雷达卫星飞行方向速度测量精度指标计算方法
KR20200097593A (ko) 항공기기반 영상복원장치 및 이를 이용한 영상복원방법
Deng et al. An analysis of error in surface current mapping by an along-track interferometric FMCW SAR
Rufenach et al. Ocean wave spectral distortion in airborne synthetic aperture radar imagery during the Norwegian Continental Shelf Experiment of 1988
Meyer Quantifying ionosphere-induced image distortions in L-band SAR data using the ionospheric scintillation model WBMOD
Sanz-Marcos et al. Bistatic parasitic SAR processor evaluation
MCGOGGAN et al. Real-time determination of geophysical parameters from a multibeam altimeter
Holecz et al. Radiometric calibration of airborne SAR imagery

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant