中国人民解放军陆军工程大学郭宝锋获国家专利权
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龙图腾网获悉中国人民解放军陆军工程大学申请的专利空间目标T/R-R型雷达成像系统布站优化方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114397658B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210056240.8,技术领域涉及:G01S13/90;该发明授权空间目标T/R-R型雷达成像系统布站优化方法及系统是由郭宝锋;孙慧贤;陶杰;尹文龙;王文娟;胡文华;薛东方;曾慧燕设计研发完成,并于2022-01-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本空间目标T/R-R型雷达成像系统布站优化方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种空间目标TR‑R型雷达成像系统布站优化方法及系统,该方法包括确定空间目标的先验信息;基于空间目标的先验信息,确定TR站单独观测时的单基地ISAR成像平面;确定TR站与R站双站观测时的双基地ISAR成像平面;以双基地ISAR成像平面与单基地ISAR成像平面形成夹角最小为目标,建立布站优化函数;求解布站优化函数,确定R站最优部署位置;本发明以两成像平面的夹角最小为目标函数,求解确定接收站R站的最优部署位置,两成像平面的夹角尽可能小,使空间谱域的有效扩展,提高数据融合效率,进而提高TR‑R型雷达成像系统横向分辨率,能够为TR‑R型雷达成像系统融合成像质量的提高提供理论支撑。
本发明授权空间目标T/R-R型雷达成像系统布站优化方法及系统在权利要求书中公布了:1.空间目标TR-R型雷达成像系统布站优化方法,其特征在于,包括以下步骤: 确定空间目标的先验信息;基于空间目标的先验信息,确定TR站单独观测时的单基地ISAR成像平面;确定TR站与R站双站观测时的双基地ISAR成像平面;以双基地ISAR成像平面与单基地ISAR成像平面形成夹角最小为目标,建立布站优化函数;求解布站优化函数,确定R站的最优部署位置;其中, 空间目标的先验信息包括空间目标的已知轨道信息; 具体实施步骤为: 步骤1、确定空间目标的先验信息; 步骤2、根据空间目标的先验信息,确定TR站单独观测时的单基地ISAR成像平面的距离向和方位向,并确定单基地ISAR成像平面的法向; 步骤3、确定TR站与R站双站观测时的双基地ISAR成像平面的距离向和方位向,并确定双基地ISAR成像平面的法向; 步骤4、计算双基地ISAR成像平面和单基地ISAR成像平面之间的夹角 步骤5、以接收站位置在单基地ISAR成像平面的法线上分布的位置为遍历路径,并根据设定的步进量更换接收站在法线上的位置,并执行步骤3~步骤4,直到遍历结束; 步骤6、确定最小值,即为最优布站位置; 所述步骤2~步骤3具体为: 根据空间目标的先验信息,确定空间目标转台模型下的双基地ISAR成像平面的距离向和方位向,并确定成像平面的法向; 确定三轴稳定空间目标双基地ISAR成像平面的距离向和方位向,并确定成像平面的法向; 确定三轴稳定空间目标单基地ISAR成像平面的距离向和方位向,并确定成像平面的法向; 所述根据空间目标的先验信息,确定空间目标转台模型下的双基地ISAR成像平面的距离向和方位向并确定成像平面的法向,计算求解过程如下: 以空间目标中心为原点O,构建空间右手直角坐标系xyz,其中x轴由空间目标中心指向发射站,y轴在双基地平面内,与x轴垂直,z轴与x轴、y轴构成右手坐标系,空间目标在xyz坐标系中绕原点O旋转,其旋转矢量为ω∑;为发射站雷达视线方向的单位矢量,为接收站雷达视线方向的单位矢量; 对空间目标上的某散射点A,其位置矢量为r,散射点A由于空间目标转动产生的速度矢量V如下式: V=ω∑×r1 式中,“×”表示叉乘; 散射点相对收发双站产生的多普勒如下式: 将式1代入式2,并由混合积公式a×b·c=a·b×c,可得 设实际旋转矢量ω∑在发射站雷达视线正交面、接收站雷达视线正交面的投影分别为ωT、ωR,则 将式4代入式3可得 双基地ISAR成像平面的距离如下式: 双基地ISAR成像平面的方位向如下式: 所述确定三轴稳定空间目标双基地ISAR成像平面的距离向和方位向,并确定成像平面的法向包括计算步骤: 设定三轴稳定空间目标的质心在轨道运行的速度矢量为v,在发射站雷达视线切向和接收站雷达视线切向的速度分量分别为vT、vR,则满足下式: 设定目标平动产生的相对发射站、接收站雷达的旋转矢量分别为ωvT、ωvR,则 式中,RT、RR分别为空间目标质心到发射站、接收站雷达的距离,设定三轴稳定空间目标自身转动的旋转矢量为ωs,其在发射站、接收站雷达视线方向法平面上的投影ωsT、ωsR满足下式: 设空间目标相对发射站、接收站雷达的总旋转矢量分别为ω∑T、ω∑R,则 ω∑T=ωsT+ωvT,ω∑R=ωsR+ωvR11 将式11中的ω∑T、ω∑R分别代替式7中的ωT、ωR,并结合式9、10,计算三轴稳定空间目标双基地ISAR成像平面的方位向,具体如下式: 由矢量积公式a×b×c=a·cb-b·ca,可得 因此,三轴稳定空间目标双基地ISAR成像平面的方位向Ξ为: 令Ξ2=vTRT+vRRR,则Ξ1为转台情况下产生的方位矢量,Ξ2为目标平动引起的方位矢量; 对双基地雷达,三轴稳定空间目标双基地ISAR成像平面的距离向ΘBi仍为角平分线方向,即 双基地ISAR成像平面的法向ψ2可由上述方位向和距离向叉乘得到,即 ψ2=ΘBi×ΞBi17; 所述三轴稳定空间目标单基地ISAR成像平面的距离向如下式: 三轴稳定空间目标单基地ISAR成像平面的方位向ΞSi如下式: 三轴稳定空间目标单基地ISAR成像平面的法向ψ1如下式 ψ1=ΘSi×ΞSi20; 所述布站优化函数为: 不同的R站位置对应不同的夹角通过遍历的方式结束R站的位置遍历后,夹角最小时对应的R站位置即为最优布站位置。
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