姿态指向稳定度对聚束sar成像的影响

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1、万方数据18第29卷第8期2007年8月现代雷达ModemRadarV01．29No．8August2007嚣体。善程姿态指向稳定度对聚束SAR成像的影响+王鹏波，周荫清，陈杰，李春升’。l(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100083)【摘要】姿态指向稳定度是合成孔径雷达卫星平台设计的重要参数。文中在卫星姿态指向抖动数学模型的基础上，利用成对回波理论推导了姿态指向抖动对聚束SAR点目标冲激响应函数的影响，分析了姿态指向抖动与聚束SAR成像质量指标的关系，推导了姿态指向稳定度与聚束SAR图像质量之间定量关系的解析表达式，为聚束模式星载SAR卫星总体分析和设计提供了理论依据。最后通过计算机

2、仿真验证了分析的正确性。【关键词】合成孔径雷达；聚束模式；卫星姿态；成对回波中图分类号：TN958文献标识码：AEffectofSatelliteAttitudeStabilityonSpotlightSARImagingWANGPeng-bo，ZHOUYin-qing-CHENJievLIChun-sheng(ElectronicInformationEngineeringInstitute，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics．Beijing100083，China)【Abstract】Attitudestabilityisaveryi

3、mportantparameterfortheplatformdesignofSyntheticApertureRadar(SAR)sat-ellite．Basedonthemathematicalmodelofsatelliteattitudejitterandpairedechotheory-amethodquantitativelyanalyzingthe静lationshipbetweenspotlightSARimagingqualityandsatelliteattitudejitterwagdevelop．ThevalidityoftheoreticalresultsWagcon

4、firmedbycomputersimulation．【Keywords】syntheticapertureradar；spotlight；satelliteattitude；paired—echo引言一卫星姿态控制性能是决定聚束星载SAR成像质量的重要因素之一。但目前涉及分析姿态指向抖动对SAR成像质量影响的文章很少。Curlander针对姿态扰动展开了定性的分析⋯。利用成对回波理论分析系统幅相误差对SAR成像质量影响嵋J。黄岩等利用成对回波理论分析条带模式下姿态抖动对成像质量的影响一J，然而在聚束模式下，波束指向随时间进行调整，使得聚束模式受姿态指向抖动的影响不同于条带模式。本文针对聚束模

5、式展开分析，利用成对回波理论分析姿态指向抖动对聚束SAR成像质量的影响。从姿态指向抖动的数学模型出发，基于成对回波理论推导了存在姿态指向抖动时的点目标冲激响应函数的数学表达式，分析了姿态指向抖动对图像质量的影响。最后通过计算机仿真验证了分析的有效性。1姿态指向抖动模型卫星姿态扰动包括两部分：姿态指向误差和姿态指向抖动，其中姿态指向误差为一段时间内卫星姿态·收稿日期：2007-03—15修订日期：2007-07．12扰动的均值，姿态指向抖动是卫星姿态指向与指向均值间的偏差随时间的变化。由于星载SAR天线同平台之间为刚体连接，卫星姿态指向抖动将会引起雷达波束指向发生抖动，卫星姿态指向抖动角与天线指

6、向波束抖动角之间可近似为‘41f△吼=△哆‘sinflL+△哆．cosOL(1)【△口，=△哆式中：偏航角和俯仰角姿态指向抖动主要引起天线方位向波束发生抖动；滚动角姿态指向抖动主要引起天线距离向波束发生抖动。考虑到任意波形总能进行谐波分解，即表示为不同频率、不同振幅的简谐波的线性叠加，因此，本文重点分析方位与距离向抖动为正弦规律时姿态抖动对成像性能的影响。2卫星姿态抖动对成像质量的影响若偏航或俯仰指向抖动为正弦规律A0(f)=A·sin(tOot+哦)此时将会引起天线波束方位向抖动△吼(t)万方数据第8期王鹏波，等：姿态指向稳定度对聚束SAR成像的影响19其中A0．(t)=‰·sin(‘aot

7、4-多o)(2)可以看出，卫星偏航或俯仰角指向抖动所造成的成对回波位于主回波so(t)沿方位向的两侧I。=±争Jrf％=A·sinOL(偏航指向抖动)to_=A·eOSOL(俯仰指向抖动)式中：％，‰，吼分别表示方位向波束抖动的幅度、角频率和初始相位。在经过距离向压缩和多普勒中心频率补偿后，方位向信号可以简化为s(t)=睨(t)e-J可一(3)其中耽(1)=睨[巩+晚。sin(toot+吼)]式中