[发明专利]星对星SAL成像中跟瞄光束偏移修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光合成孔径成像领域，尤其是一种星对星SAL成像中跟瞄光束偏移修正方法。

背景技术

合成孔径激光雷达（Synthetic Aperture Radar，SAL）是合成孔径成像技术在光波段的扩展，可以弥补雷达波段合成孔径成像分辨率低的不足。目前SAL成像技术已经从实验室研究走向了实用化阶段，这为实施高分辨率、远距离目标立体成像侦察提供了一种潜在的手段。

星载SAL所使用的相干探测技术除了能够检测直接探测所能检测的信息之外，还检测回波信号内部的相位、频率、频移等信息。星载SAL在承袭了相干探测的优势的基础上，通过引入合成孔径技术进一步提高了分辨率，这是其他遥感成像技术所不能比拟的。星载合成孔径激光雷达对星成像在跟瞄方面的问题有：激光光束窄、发散角小；传输距离远、光能损失大、探测器接收光信号微弱；存在太阳、月亮、星体等背景光的干扰；卫星平台扰动影响瞄准精度。此外，星对星SAL成像时，由于目标星的非合作性，两星相对运动并不总能准确预测；成像目标和时机不易掌控，跟瞄系统不仅要负责精确瞄准和跟踪目标，必要时还应成为成像时机决策和相位误差补偿的辅助手段。

星际激光链路的跟瞄系统的研究广泛而深入，瞄准精度和响应速度得到不断提高，但星对星SAL聚束模式成像中由于非目标星影响导致的光束指向偏移误差及其解决方案却鲜见公开报道。在星对星SAL成像中的严重的光束指向偏移，会导致SAL视线中心脱离目标，进而降低回波强度同时造成难以补偿的相位误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低跟瞄误差、保证在非目标星影响下顺利实施对目标成像的星对星SAL成像中跟瞄光束偏移修正方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种星对星SAL成像中跟瞄光束偏移修正方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）利用探测器对目标实施跟踪，实时检测目标运动的角方位和速度；

（2）对获取的目标运动角方位曲线进行小波变换，检测目标运行中的奇异点，判断是否有非目标星体导致的光束偏移出现，若判断结果为是，则利用卡尔曼滤波算法进行滤波，通过最小二乘曲线拟合出最小二乘拟合多项式，启动记忆跟踪程式，在记忆跟踪条件下对目标实施成像；否则，返回步骤（1）；

（3）在记忆跟踪下对目标成像的过程中，继续对探测器获取的位置偏差信息进行处理，直到检测非目标星移出视场，恢复正常跟踪。

由上述技术方案可知，本发明利用目标运动轨迹中的突变点即奇异点，检测出非理想光束偏移，可对偏移进行有效抑制或修正；利用自适应卡尔曼滤波，通过最小二乘曲线拟合对目标运动轨迹进行跟踪和预测，可获得较精确的目标运动方程；在检测出非理想跟瞄光束偏移后，通过启动记忆跟踪方式，可避免跟瞄系统丢失目标，保证探测过程正常进行。总之，本发明能够解决跟瞄光束由于易受干扰而偏移的问题、实现了光束偏移实时检测和修正。

附图说明

图1为本发明的工作流程图；

图2为跟瞄光束偏移检测仿真图；

图3为目标运动的最小二乘曲线拟合仿真图。

具体实施方式

一种星对星SAL成像中跟瞄光束偏移修正方法，该方法包括下列顺序的步骤：

第一步：利用探测器对目标实施跟踪，实时检测目标运动的角方位和速度，所述的探测器采用四象限探测器；

第二步：对获取的目标运动角方位曲线进行小波变换，检测目标运行中的奇异点，在检测处目标运行中的奇异点后，结合探测器总能量的变化，判断是否有非目标星体导致的光束偏移出现，若判断结果为是，则利用卡尔曼滤波算法进行滤波，通过最小二乘曲线拟合出最小二乘拟合多项式，启动记忆跟踪程式，在记忆跟踪条件下对目标实施成像；否则，返回步骤（1）。

最小二乘拟合多项式是曲线拟合技术中比较经典且效率很高的算法，根据雷达反射波获取的离散的随时间不断变化的目标距离、方位等定位数据拟合出目标运动航迹，非常适合星间运动的轨迹预测。记忆跟踪程式是在雷达跟丢目标时，仍然按照前一阶段的数据来推测当前目标的位置和轨迹，以避免彻底丢失目标，降低了重新捕获所需时间。最小二乘拟合将能够获得“记忆跟踪”所必须的“预测轨迹”，而且算法简练，精度较高。