[发明专利]基于粒子群优化的移不变双基前视SAR飞行模式设计方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于粒子群优化的移不变双基前视SAR飞行模式设计方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是一种全天时、全天候的高分辨率成像系统，通过发射大时宽积的线性调频信号，接收时经匹配滤波得到脉冲压缩信号，以获得距离向高分辨率，利用合成孔径技术实现方位向的高分辨率。成像质量不受天气条件(云层、光照)等影响。SAR典型的应用领域包括灾害监测、资源勘探、地质测绘、军事侦察等。

双基地SAR由于收发分置而有着很多突出的优点，它能获取目标的非后向散射信息，具有作用距离远、隐蔽性和抗干扰性强等特点。此外，双基SAR中的接收站还可以实现前视成像，使双基前视SAR系统能够应用于复杂气象条件下的导航、着陆等领域。

由于双基前视SAR成像性能严重依赖于收发两个平台的飞行模式参数，如何对双平台飞行模式参数进行设计以获得良好的成像性能是现阶段双基前视SAR发展亟需解决的问题。文献“弹载双基前视SAR俯冲段弹道设计方法”(孟自强,李亚超,汪宗福,武春风,邢孟道,保铮.系统工程与电子技术)提出了一种弹载双基前视SAR运动轨迹设计方法，然而该方法只考虑对发射站进行弹道设计，同时该设计方法对成像性能的分析主要考虑距离向分辨率，对于其他的指标如信噪比和分辨率夹角没有进行分析。文献“Optimalgeometryconfigurationofbistaticforward-lookingSAR”(IEEEICASSP2009,pp.1117-1120)中提出了一种双基前视SAR构型设计的方法，但是该方法只考虑了高度为零的情况，导致其在实际应用中有严重的局限性。

由于成像性能与飞行模式参数的定量关系是非线性的，成像性能函数与成像指标构成的方程组将是非线性方程组。而通常的牛顿法求解非线性方程组会带来数值不稳定和陷入局部最优解的困境，所以并不适用于飞行模式参数的求解。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将给定成像指标条件下的移不变双基前视SAR飞行模式设计转换为多目标优化问题，并通过粒子群优化算法实现飞行模式参数的求解，能够达到预期的成像性能的基于粒子群优化的移不变双基前视SAR飞行模式设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于粒子群优化的移不变双基前视SAR飞行模式设计方法，包括以下步骤：

S1、建立成像性能与飞行模式参数的定量关系；

S2、设定成像指标，设定移不变双基前视SAR期望达到的成像性能指标；

S3、将飞行模式参数与设定的成像性能指标进行建模，构成一个非线性方程组；

S4、将S3得到的非线性方程组转换为多目标优化问题；

S5、运用粒子群优化算法求解步骤S4中的多目标优化问题，将粒子群优化算法最后一次迭代得到的集合作为飞行模式参数的集合。

具体地，所述的步骤S1具体实现方法为：建立距离分辨率ρ_gr、方位分辨率ρ_az、分辨方向角α、信噪比SNR与收发平台空间几何结构的定量关系；对于移不变双基前视SAR，决定系统成像指标的双基空间构型参数包括：发射站入射角θ_T、接收站入射角θ_R、双基地面投影角φ；

(1)距离分辨率为:

其中，c是光速，B_r为信号带宽，t为方位向时间，T为转置符号，H^⊥是地面投影矩阵，表示为：

u_TA(t)是在t时刻目标到发射站的单位向量：

P_A为目标点位置，R_T(t)为发射站的位置：

R_T(t)＝[-H_Tsinφtanθ_T-H_Tcosφtanθ_TH_T](4)

其中H_T为发射站的高度；

u_RA(t)是在t时刻目标到接收站的单位向量：

R_R(t)为接收站的位置：

R_R(t)＝[0-H_Rtanθ_RH_R](6)

其中，H_R为接收站的高度；