一种星载合成孔径雷达高度分辨率计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及合成孔径雷达（SAR)技术领域，具体涉及一种星载合成孔径雷达高度 分辨率计算方法。
【背景技术】
[0002] 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。在 环境监测、海洋观测、资源勘探、农作物估产、测绘和军事等方面的应用上合成孔径雷达具 有独特的优势，可发挥其他遥感手段难以发挥的作用。星载合成孔径雷达是指以卫星为载 体的合成孔径雷达。
[0003] 高度分辨率是指分辨具有相同距离与多普勒中心频率、不同高度的相邻目标的能 力。星载SAR具有弯曲的运行轨迹，能够形成高度向的合成孔径，因而能够获得高度分辨 率。目前，圆轨迹SAR的高度分辨率能够通过公式表示。其中，全孔径圆轨迹SAR的高度分 辨率具有解析表达式，而部分孔径圆轨迹SAR的高度分辨率仅具有级数展开的表达式。然 而，上述表达式仅仅适用于圆轨迹SAR，而不能够广泛应用于具有曲线轨迹的星载SAR。
[0004] 因此，需要提出一种星载SAR高度分辨率计算方法解决上述问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种星载合成孔径雷达高度分辨率计算方法，能够计算 任意星载SAR的高度分辨率，且计算简单，计算量小。
[0006] 本发明的星载合成孔径雷达高度分辨率计算方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1，将两个高度向相邻目标的多普勒相位历史之差带入SAR的模糊函数中，获 得高度向分辨率Pz的表达式为：
[0008] P产 0? 886 ? 4ARAAtZ?Ta2)
[0009] 其中，R为孔径中心时刻的目标斜距矢量R的值；X为发射信号的波长；A为卫星 的加速度；上标T表示转置；Z表示沿高度向的单位矢量；Ta为合成孔径时间；
[0010] 步骤2,将卫星加速度A、SAR合成孔径时间TJ?入步骤1公式，计算获得高度向分 辨率Pz。
[0011] 进一步地，获取卫星沿高度向的加速度AtZ的方法如下：
[0012] 步骤1，根据卫星轨道参数计算卫星速度矢量V与加速度矢量A:
【主权项】
1. 一种星载合成孔径雷达高度分辨率计算方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，将两个高度向相邻目标的多普勒相位历史之差带入SAR的模糊函数中，获得高 度向分辨率p z的表达式为： P 产 0· 886 · 4 λ RAA tZ · Ta2) 其中，R为孔径中心时刻的目标斜距矢量R的值；λ为发射信号的波长；A为卫星的加 速度；上标T表示转置；Z表示沿高度向的单位矢量；Ta为合成孔径时间； 步骤2,将卫星加速度A、SAR合成孔径时间TJ?入步骤1公式，计算获得高度向分辨率 P Z0
2. -种如权利要求1所述的星载合成孔径雷达高度分辨率计算方法，其特征在于，获 取卫星沿高度向的加速度A tZ的方法如下： 步骤1，根据卫星轨道参数计算卫星速度矢量V与加速度矢量A : V = [Rsl, Rs (ω η- ω p), Rsωt]τ
其中，ut, 〇^分别为地球角速度矢量ω e在参考坐标系三个坐标轴r轴、t轴，p轴 方向的分量值，其中，参考坐标系原点位于地球质心，r轴由地球指向卫星，p轴垂直于卫星 轨道面，t轴垂直于X轴与z轴，并沿速度方向，r轴、t轴与p轴构成右手直角坐标系；艮为 卫星轨道半径，R sl为轨道半径对时间的一阶导数；μ是地球引力常数；ω 3为卫星轨道角速 度：
其中，a为轨道半长轴，i为轨道倾角，e为轨道偏心率，ω为近地点幅角，u为炜度幅 角； 步骤2,计算沿高度向的卫星加速度AtZ :ATZ = Z · Α，其中：
【专利摘要】本发明公开了一种星载合成孔径雷达高度分辨率计算方法。使用本发明能够计算任意星载SAR的高度分辨率，且计算简单，计算量小。本发明根据星载SAR的特点，利用模糊函数表征分辨率，并将沿高度分辨方向两相邻目标的多普勒相位历史差值带入模糊函数的定义式中，得到了适用于星载合成孔径雷达的高度分辨率计算公式。计算得到的高度分辨率可以用以表征星载SAR在高度向分辨目标的能力，并可以应用于星载SAR系统指标设计(如轨道选择、合成孔径时间的设计等)以及三维成像结果的正确性验证。
【IPC分类】G01S7-40
【公开号】CN104765023
【申请号】CN201510122965
【发明人】丁泽刚, 曾涛, 尹伟, 龙腾, 杨双景
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月20日