[发明专利]一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，属于天基雷达跟踪成像领域，用于对空间非合作目标进行高分辨跟踪成像，输出目标的二维图像信息。

背景技术

空间非合作目标远距离探测要求天线具有高的增益，因此天线波束宽度一般较窄；同时，由于空间飞行器相对运动速度巨大，因此，在成像时间内，空间非合作目标将超出波束范围，无法得到理想的ISAR成像效果。例如，天基雷达波束宽度1.3°，如图1所示，假设系统所需的ISAR成像分辨率为0.15m，则成像相干积累转角为4.2°。由于成像相干积累转角大于波束宽度，因此必须在成像的同时实时跟踪测量目标，修正目标角度偏量，使目标始终处于波束照射区内。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，采用边跟踪边成像的方法对目标进行测量和高分辨成像，将雷达跟踪信号嵌入到成像信号中，完成步进频脉冲综合、ISAR成像和单脉冲测角功能。通过合理的发射波形时序设计，在完成目标成像所需的时间内，保证目标始终处于雷达波束宽度之内，解决ISAR成像时间内目标超出波束宽度范围的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种天基步进频分时测角雷达空间非合作目标成像方法，步骤如下：

(1)设置雷达参数，包括：波束切换时间T₁、处理周期时间间隔和距离分段起始点；

(2)当雷达捕获到目标之后，在一个测量周期内，雷达按照步骤(1)中设置的参数发射步进频综合脉冲信号并接收目标回波信号，进行步进频综合脉冲处理，合成宽带高分辨信号；

(3)雷达发射单脉冲测角信号，之后雷达利用和波束接收目标的回波信号，下一个脉冲重复周期，雷达采用方位差波束对目标的回波信号进行接收，再下一个脉冲重复周期，雷达采用俯仰差波束对目标的回波信号进行接收，以上三个脉冲重复周期即完成了一次测角信号的接收；；

(4)重复步骤(3)，重复次数与相干积累脉冲个数Nacc相等，即完成了一组测角信号的接收，之后根据单脉冲测角原理对目标的角度信息进行解算，得到目标方位角和俯仰角；

(5)根据步骤(4)得到目标方位角和俯仰角调整天线的波束中心指向，之后返回步骤(2)，直到天线被调整的满足预设的等效积累转角，进入步骤(6)；

(6)根据ISAR算法对步骤(2)中合成的宽带高分辨信号进行处理，从而得到目标的二维图像输出。

所述波束切换时间T₁应满足：

T₁≤2R_min/c-τ；

其中，τ为雷达的脉冲时宽，R_min为雷达的最近作用距离，c为光速；

所述处理周期时间间隔为步进频脉冲综合脉冲时间T₃和单脉冲测角时间T₂之和，且满足：

T₃+T₂≤CPI_max

其中，脉冲重复间隔的上限CPI_max＝λ/(2ω_minL)，L为目标方位维尺寸，ω_min为等效旋转角速度且ω_min＝v/r，其中v为雷达与目标之间的相对速度，r为目标与雷达之间的距离。

所述距离分段起始点的具体设置方法如下：

第一个距离分段起始点即为雷达的最近作用距离R_min，第二个距离分段起始点为第一个距离分段的最大作用距离，第三个距离分段起始点为第二个距离分段的最大作用距离，以此类推，直到计算出的R_MAX(i+1)≥R_MAX为止；