专利名称：一种合成孔径雷达扫描工作模式最优波位选择方法
技术领域：
本发明涉及一种合成孔径雷达扫描工作模式最优波位选择方法，属于合成孔径雷达技术领域。
背景技术：
合成孔径雷达(SAR)是一种全天时、全天候的高分辨率的微波遥感成像雷达，可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上。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具有独特的优势，可发挥其他遥感手段难以发挥的作用。扫描工作模式是SAR的基础工作模式之一，主要用于距离向宽测绘带成像。当SAR工作在扫描模式时，天线在一个波束指向上发射脉冲并接收相应回波，形成当前子条带的回波数据块，然后跳转到另一波束指向，继续发射并接收回波，获取新子条带的回波数据块。不断重复此过程便可获得相互平行的子条带的回波数据块，然后经过成像处理和拼接，就可以获得较宽的测绘带结果。在进行扫描工作模式的波位设计时，首先需要进行的条带模式的波位设计，得出几组不同测绘带宽度的波位设计结果，然后在从中选取能够完全覆盖测绘区域的波位。目前，上述选择过程是利用斑马图手动进行的，选择过程中不能直观的比较不同选择方式的性能参数优劣，选择的结果依赖于操作人员的个人判断，因此波位选择的最终结果具有很大的随意性，并不一定是性能参数最优的结果。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，针对扫描工作模式下，波位的选取仅能通过手动选择、波位选择结果非参数最优结果的问题，提出一种合成孔径雷达扫描工作模式最优波位选择方法。本发明方法是通过下述技术方案实现的—种合成孔径雷达扫描工作模式最优波位选择方法，包括如下步骤步骤一、根据距离向测绘区域、等效后向散射系数(NESZ)最大值、�：茸畲笾挡问南拗疲约翱裳∮玫膇组条带宽度Iw1 W2. . . WiI ,分别进行条带工作模式波位设计，得出i组不同条带宽度的波位% ... -Y ,;V^11 % - - } *并将其并集{-' . …... A -T15…A,,j作为扫描工作模式的待选波位集合；步骤二、初始波位选择在所述的待选波位集合^ll - ….%…S xn…xf,,j中选取波位覆盖区域包含距离向测绘区域近端的波位集合“ 3 ... A1J，作为扫描工作模式波位选择的待选起始波位；其余波位的集合fzi z1... 作为待选后续波位；步骤三、波位树的构建从起始波位集合f.v, .V2 ... 中依次选取元素yk, k =1，2…nroot作为根节点，分别构建n_t个波位树，其中子节点与父节点波位含有重合的覆盖区域；
步骤四、波位树的遍历对于已构建的n_个波位树依次进行遍历，在波位树的各个支路中找出能够满足测绘带覆盖要求的波位组合，即该支路的根节点波位的近端下视角小于要求覆盖区域的近端下视角、叶节点波位的远端下视角大于要求覆盖区域的远端下视角，并分别计算对应波位的NESZ、方位向�：�、距离向�：龋徊街栉�、选取最优波位组合从步骤四的遍历结果中，选取参数最优的波位组合，作为扫描工作模式的波位设计结果。步骤三中构建波位树采用以下方法首先将待选后续波位^ Z2…分为I补的两个集合tn., . ' - 和... ，其中k .V1: ... .Vfaj作为根节点yk的子节点集合，V - 作为新的待选后续波位集合，将h Z2 ... 中波位覆盖区域与根节点yk波位覆盖区域有重叠的元素集合作为1 yn ... ，剩余元素集合作为(2I ' Z2 ' — Z',,Aia I，然后依照上述原则从新的待选后续波位集合I2/ Z2' Z' l[k I中分别选取子节点Vw ... 的子节点，并产生新的待选后续波位集合，重复上述过程，直至待选后续波位集合为空集。本发明的有益效果本方法摆脱了手动选择扫描工作模式的限制，能够利用程序对覆盖测绘区域的所有波位组合进行遍历，从中选取参数最优的波位组合。
图1条带模式波位设计结果；图2以X1为根节点建立的波位树；图3以X2为根节点建立的波位树；图4为满足覆盖要求的波位示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明方法进一步详细说明。本实施例中，卫星运行在椭圆轨道上，轨道的各参数具体如下所示地球半径6371.004km轨道高度800km入射角范围20° 40。下视角30°条带模式分辨率25m条带宽度135km/105km地球自转角速度7.292115Xl(T5rad/s采用本发明所述的一种合成孔径雷达扫描工作模式最优波位选择方法选择该卫星扫描工作模式的最优波位并仿真，其具体步骤为步骤一，根据距离向测绘区域、NESZ、�：鹊炔问南拗疲约翱裳∮玫膇组条带宽度Iw1 W2... Wj，分别进行条带工作模式波位设计，得出i组不同条带宽度的波位设计结果h1...X1, ... j，并将其并集P11 4 ……Xti x!:….V ,j作为扫描工作模式的待选波位集合。根据轨道高度800km、入射角范围20° 40°可以确定距离向测绘带区域，NESZ小于-19dB，�：刃∮赺20dB，根据上述条件分别进行条带宽度135km与105km的条带工作模式波位设计,得到的波位如图1所示。条带宽度135km的波位集合为{x2 X3 x5 x8},条带宽度105km的波位集合为(X1 x4 x6 x7}，扫描工作模式的待选波位集
口为{x! X2 X3 X4 X5 X6 X7 Xg}。步骤二,初始波位选择。在待选波位集合丨& … ….1, X:…'I中选取波位覆盖区域包含距离向测绘区域近端的波位集合“ v; ... ■作为扫描工作模式波位选择的待选起始波位；其余波位的集合^ h. - 作为待选后续波位。根据覆盖特性，可以选定初始波位集合为(X1 x2},待选后续波位集合为{x3 X4 X5 X6 X7 x8}。
步骤三，波位树的构建。从起始波位集合Jj ... 中依次选取元素yk(k =1，2…n_t)作为根节点，分别构建nM(rt个波位树。具体的做法是，根据波位覆盖区域是否与根节点yk波位覆盖区域有重叠，将后续波位集合^ % ... 分为互补的两个集合，有覆盖区域重叠的波位集合in., ... 作为根节点yk的子节点，无覆盖区域重叠的波位集合-1V z:' ... AaJ作为新的待选后续波位集合。然后依照上述原则从新的待选后续波位集合k V - 中分别选取子节点,1 ... a,,,I的子节点，并产生新的待选后续波位集合，重复上述过程，直至待选后续波位集合为空集。以起始波位为X1为例,在待选后续波位集合{x3 X4 X5 X6 X7 x8}中，与X1波位有覆盖区域重叠的波位集合为Ix3 x4}，以上述两个波位作为根节点X1的子节点；与X1波位无覆盖区域重叠的波位集合为Ix5 X6 X7 x8}，以上述四个波位作为新的待选后续波位集合。对于波位集合{x3 x4},待选后续波位集合{x5 X6 X7 X8I中与X3波位有覆盖区域重合的为波位{x5 x6},与X4波位有重合的为{x5 X6},故而X3与X4的子节点均为{x5 x6},新的待选后续波位集合为Ix7 X8I0对于波位集合Ix5 x6}，待选后续波位集合Ix7 X8I中与X5波位有覆盖区域重合的为波位{x7 X8},与X6波位有重合的为波位{x7},故而X5子节点集合为{x7 X81、X6的子节点集合为{x7}，新的待选后续波位集合为空集。以X1为根节点的波位树建立完毕，建立的波位树如图2所示。同理可以建立以X2为起始波位的波位树，如图3所示。步骤四，波位树的遍历。对于已构建的n_个波位树依次进行遍历，找出能够满足测绘带覆盖要求的波位组合，并分别计算其相应的参数，如NESZ、方位向�：取⒕嗬胂蚰：鹊�。分别遍历以X1为根节点和以X2为根节点建立的波位树，得到满足测绘带覆盖要求的十二组波位组合，分别为1、(X1, x3，x5，x7} ,2、(X1, x3, x5, x8} ,3、(X1, x3, x6, x7} ,4、(X1, x4, x5, x7}，5、(X1, x4, x5, X8I，6、(X1, x4, x6, x7}，7、{x2, x3, x5, x7}，8、{x2, x3, x5, x8}，9、(x2> X3> X6> X7-^，10、{x2, X4, X5, X7I，11、{x2, X4, X5, Xg}，12、{x2, X4, X6, X7}。计算以上十二组波位组合的等效后向散射系数，方位向�：群途嗬胂蚰：鹊炔问�。表I为各项性能指标的平均值。表I各项参数平均值列表
权利要求
1.一种合成孔径雷达扫描工作模式最优波位选择方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一、根据距离向测绘区域、等效后向散射系数(NESZ)最大值、�：茸畲笾挡问南拗疲约翱裳∮玫膇组条带宽度Iw1 W2...&}，分别进行条带工作模式波位设计，得出i组不同条带宽度的波位·( ■'·, ■■■ …知. ... \丨，并将其并集 {*1 I * Y·- V T t X ; F…j作为扫描工作模式的待选波位集合；步骤二、初始波位选择在所述的待选波位集合1 . …xU,.+…xH Xa…■*； 』中选取波位覆盖区域包含距离向测绘区域近端的波位集合b r: ... !，作为扫描工作模式波位选择的待选起始波位；其余波位的集合1 Z2 ... 作为待选后续波位；步骤三、波位树的构建从起始波位集合,>% - 中依次选取元素yk，k = 1，2… nroot作为根节点，分别构建n_t个波位树，其中子节点与父节点波位含有重合的覆盖区域； 步骤四、波位树的遍历对于已构建的nM(rt个波位树依次进行遍历，在波位树的各个支路中找出能够满足测绘带覆盖要求的波位组合，即该支路的根节点波位的近端下视角小于要求覆盖区域的近端下视角、叶节点波位的远端下视角大于要求覆盖区域的远端下视角， 并分别计算对应波位的NESZ、方位向�：取⒕嗬胂蚰：龋徊街栉�、选取最优波位组合从步骤四的遍历结果中，选取参数最优的波位组合，作为扫描工作模式的波位设计结果。
2.如权利要求1所述的一种合成孔径雷达扫描工作模式最优波位选择方法，其特征在于，步骤三中构建波位树采用以下方法首先将待选后续波位^ % ... AtatJ分为互补的两个集合{λ, . ... 和{V V ... 二’吣卜其中-^ .Vt2 ... 作为根节点yk的子节点集合，Z2' ... ζ、,」作为新的待选后续波位集合，将“ ζ, ... 中波位覆盖区域与根节点yk波位覆盖区域有重叠的元素集合作为“，r*: ... ，剩余元素集合作为 {ζι' zJl，然后依照上述原则从新的待选后续波位集合{V zI — 中分别选取子节点Λ, ... Jij的子节点，并产生新的待选后续波位集合，重复上述过程，直至待选后续波位集合为空集。
全文摘要
本发明针对扫描工作模式下，波位的选取仅能通过手动选择、波位选择结果非参数最优结果的问题，提出一种合成孔径雷达扫描工作模式最优波位选择方法。步骤一、根据距离向测绘区域、等效后向散射系数最大值、�：茸畲笾挡问南拗疲约翱裳∮玫膇组条带宽度，分别进行条带工作模式波位设计，得出i组不同条带宽度的波位，并将其并集作为扫描工作模式的待选波位集合；步骤二、初始波位选择；步骤三、波位树的构建；步骤四、波位树的遍历；步骤五、选取最优波位组合。
文档编号G01S7/02GK102998655SQ201210480438
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者丁泽刚, 龙腾, 曾涛, 尹伟, 杨文付 申请人:北京理工大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
