机载合成孔径雷达杠杆臂误差补偿方法

摘要

本发明提出一种机载SAR杠杆臂误差补偿方法。技术方案包括以下步骤：步骤1，建立杠杆臂误差补偿的坐标系；步骤2，在机体坐标系中计算杠杆臂矢量；步骤3，在东北天坐标系中计算杠杆臂矢量；步骤4，在成像坐标系中计算杠杆臂矢量；步骤5，补偿杠杆臂误差的方位向分量；步骤6，补偿杠杆臂误差的距离向分量。本发明计算杠杆臂矢量在机载SAR成像坐标系中的前向分量，由前向分量校正载机前向速度，通过脉冲重复频率调整补偿杠杆臂误差的方位向分量；由侧向和法向分量校正传感器测量的载机侧向和法向运动误差，补偿杠杆臂误差的距离向分量。利用本发明可提高机载SAR运动补偿的精度。

主权项

1.一种机载合成孔径雷达SAR杠杆臂误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，建立杠杆臂误差补偿的坐标系； a)建立机体坐标系：以机载SAR天线的相位中心为原点O₃、Y_b轴为机首正方向、X_b轴为右侧机翼正方向、垂直于X_bY_b且竖直向上的方向为法向轴Z_b建立机体坐标系； b)建立东北天坐标系：以机载SAR开始成像时的航迹起始点O₁为原点建立直角坐标系，三条坐标轴X_g、Y_g和Z_g分别指向东向、北向和天向； c)建立成像坐标系：成像坐标系的原点与东北天坐标系的原点重合，记为O₂，表示天向的Z_i轴与东北天坐标系的Z_g轴重合，以预定航迹方向为Y_i，垂直Y_iZ_i的方向为侧向轴X_i建立成像坐标系，预定航迹与北向的夹角α_ref称为预定航迹角； 步骤2，在机体坐标系中计算杠杆臂矢量； 用长度测量仪器测量杠杆臂误差在机体坐标系中的值，得到杠杆臂矢量： （公式一）其中Δx_b、Δy_b、Δz_b为传感器在机体坐标系中的位置； 步骤3，在东北天坐标系中计算杠杆臂矢量； 按如下公式计算东北天坐标系中的杠杆臂矢量： （公式二）其中，坐标变换矩阵T_bg为： （公式三）上式中，α_g,θ_g为当前时刻载机的航向角、俯仰角和横滚角；步骤4，在成像坐标系中计算杠杆臂矢量；按如下公式计算成像坐标系中的杠杆臂矢量： （公式四）其中，Δx_i、Δy_i与Δz_i分别为杠杆臂误差的侧向、前向和法向分量， （公式五）坐标变换矩阵T_gi为： （公式六）步骤5，补偿杠杆臂误差的方位向分量； 杠杆臂误差矢量的前向分量Δy_i对当前时刻求导，求出其对应的前向速度误差 （公式七）利用下式对传感器测量的当前时刻载机前向速度V_α进行校正，得到校正后的载机前向速度V为 V=V_α+ΔV_α    （公式八） 利用机载SAR的实时脉冲重复频率PRF调整系统补偿杠杆臂误差的方位向分量，PRF调整的关系为： （公式九）其中，V₀和F₀为载机预定的飞行速度和雷达的预定PRF，F为调整后的PRF； 步骤6，补偿杠杆臂误差的距离向分量； 当前时刻传感器测量的载机侧向和法向运动误差为x_i和z_i，经过校正后的载机侧向和法向运动误差为x和z： x＝x_i-Δx_i    （公式十） z＝z_i-Δz_i然后，利用常规运动补偿算法补偿杠杆臂误差的距离向分量。