收稿日期:2002 - 04 - 22 　　第 20 卷 　第 5 期 計 　算 　機 　仿 　真 2003 年 5 月 　　 文章編號:1006 - 9348(2003)05 - 0123 - 04 星載合成孔徑雷達( SAR)斑馬圖仿真與研究 朱力1 ,于立2 (1. 南京理工大學 ,江蘇南京 210094 ;2. 南京電子技術研究所 ,江蘇 南京 210013) 摘要:星載 SAR 中 ,要根據斑馬圖、距離模糊度和方位模糊度來選擇脈沖重復頻率(PRF) ,因此斑馬圖非常重要。本文根據斑馬圖計算公式 ,并根據一定的衛星軌道和雷達參數 ,給出了斑馬圖仿真;同時討論了信號脈寬、保護時間等因素對斑馬圖的影響 ,提出了自適應斑馬圖設計的方法 ,并給出了仿真結果。 關鍵詞:軌道平均高度;脈沖重復頻率;脈寬;斑馬圖中圖分類號:TP391^9 　　文獻標識碼:A 1 　概述 在星載 SAR 中 ,由于衛星軌道較高 ,在任一時刻不僅有多個被觀測區域的回波在空中傳播 ,而且還有多個星下點回波信號在空中傳播 ,而星下點回波功率遠大于其它方向的回波 ,因此回波窗的位置必須避開發射信號和星下點信號這些非人為信號的干擾。為了使星載 SAR 整個測繪帶的回波避免發射脈沖的遮擋 ,必須在幾個發射脈沖之后的接收時段內收到回波。為此 ,應合理地選擇脈沖重復頻率 ,使得星下點回波約束在發射脈沖與有用回波信號錄取窗口之間 ,并且 , 觀測區有用回波信號錄取窗口應位于發射脈沖重復周期中間 ,如圖 2 所示。 通常用斑馬圖來選擇脈沖重復頻率。斑馬圖是根據入射角或距星下點地面距離與脈沖重復頻率函數關系畫出的一組曲線。這種圖形狀類似菱形 ,因此 ,人們常稱它為斑馬圖或菱形圖。 圖 1 　入射角、地心角、視角的幾何關系 2 　基本理論 在星載 SAR 軌道計算和覆蓋區域計算中 , 地球要作為橢球體處理 , 這里為 了 說 明 其 原理 ,假設地球為均勻球體 , 其半徑為R , SAR 的入射角、地心角、視角的幾何關系如圖 1 所示。圖 1 中 h 表示星載SAR 的高度 , Rmin、Rmax 分別表示可視 觀測區的最近、最遠斜距 , 對應的回波時間分別為 Temin , Temax;αmin、αmax 分別表示測繪帶對應的最小和最大視角 , 相應的最小和最大入射角分別為 Qmin , Qmax;對應的地心角分別 為βmin、βmax;τ為脈寬 ,τ g 為保護時間帶。c 為光速。 2. 1 　PRF的選擇 我們知道 ,方位模糊(AASR) 和距離模糊(RASR) 均依賴于 PRF的選擇。若方位多普勒頻譜混疊增加 ,則 AASR 會增大 ,因此低脈沖重復頻率將使 AASR 值增大。另一方面 ,高的脈沖重復頻率值會導致接收脈沖間的混疊。因此脈沖重復頻率的選擇受到一定的限制。對于發射和接收公用一個天線的星載 SAR 系統 ,由于在任何時刻空中同時有發射脈沖、星下點脈沖和回波 ,必須對 PRF加以限制 ,使發射脈沖、星下點脈沖不落在回波窗之中。為此 ,發射干擾對 PRF的限制為 Frac 2 Rminfp/ c fp > τ+τ g (1) Frac 2 Rmaxfp/ c fp < 1 fp - τ g (2) Int(2 Rmaxfp/ c) = Int(2 Rminfp/ c) (3) (1) 、(2) 、(3) 式中 fp 表示脈沖重復頻率 ,函數 Frac 和 Int 分別表示取小數和整數部分。為了直觀起見 , (1) 、(2) 、(3) 式的約束條件可由圖 2(a) 表示出來。星下點

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總結

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