基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法.pdf

中国空间科学技术F e b.2 5 2 0 2 4 V o l.4 4 N o.1 1 3 5-1 4 3C h i n e s e S p a c e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yI S S N1 0 0 0-7 5 8 X C N1 1-1 8 5 9/Vh t t p:z g k j.c a s t.c nD O I:1 0.1 6 7 0 8/j.c n k i.1 0 0 0-7 5 8 X.2 0 2 4.0 0 1 5基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法席子瑞,段崇棣*,左伟华,李财品,李东涛空间电子信息技术研究院,西安7 1 0 0 0 0摘 要:由于导弹在俯冲阶段存在垂直向加速度,速度的大小和方向在不断变化,弹头沿曲线运动,导致瞬时斜距十分复杂,造成严重的距离徙动现象,方位向和距离向存在严重的二维耦合问题。针对此问题提出了一种基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法。该算法根据星弹双基系统特性,搭建了星弹双基轨迹模型,在距离频域方位时域进行多普勒频率校正,再利用级数反演的思想,推导出回波信号的二维频谱表达式,接着在二维频域上进行距离徙动校正和距离向、方位向压缩,确定目标成像位置,完成成像聚焦。最后通过计算量的分析和仿真验证了算法的可行性和有效性。该算法可实现对多目标的探测和区分,对军方察打一体化研究具有理论指导意义,对中国军事行动方面具有一定价值。关键词:星弹双基;俯冲前视成像;距离徙动校正;级数反演;多普勒频率校正中图分类号:T N 9 5 8 文献标识码:A收稿日期:2 0 2 2-0 7-0 6;修回日期:2 0 2 2-0 7-2 2;录用日期:2 0 2 2-0 7-2 6基金项目:国家级项目基金(2 0 1 9-J C J Q-Z D-0 7 6-0 0)*通信作者.E-m a i l:d u a n c d c a s t 5 0 4.c o m引用格式:席子瑞,段崇棣,左伟华,等.基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法J.中国空间科学技术,2 0 2 4,4 4(1):1 3 5-1 4 3.X I Z R,D UAN C D,Z UO W H,e t a l.D i v i n g f o r w a r d-l o o k i n g i m a g i n g m e t h o d f o r s p a c e b o r n e-m i s s i l e b i s t a t i c S A R b a s e d o n s e r i e s r e v e r s i o nJ.C h i n e s e S p a c e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 2 4,4 4(1):1 3 5-1 4 3(i n C h i n e s e).D i v i n g f o r w a r d-l o o k i n g i m a g i n g m e t h o d f o r s p a c e b o r n e-m i s s i l e b i s t a t i c S A R b a s e d o n s e r i e s r e v e r s i o nX I Z i r u i,D U A N C h o n g d i*,Z U O W e i h u a,L I C a i p i n,L I D o n g t a oC h i n a A c a d e m y o f S p a c e T e c h n o l o g y(X i a n),X i a n 7 1 0 0 0 0,C h i n aA b s t r a c t:B e c a u s e o f t h e v e r t i c a l a c c e l e r a t i o n o f t h e m i s s i l e i n t h e d i v i n g p h a s e,t h e m a g n i t u d e a n d d i r e c t i o n o f t h e v e l o c i t y a r e c o n s t a n t l y c h a n g i n g,a n d t h e f l i g h t t r a j e c t o r y i s m o v i n g a l o n g t h e c u r v e,r e s u l t i n g i n a v e r y c o m p l e x i n s t a n t a n e o u s s l o p e d i s t a n c e,w h i c h c a u s e s s e r i o u s d i s t a n c e m i g r a t i o n p h e n o m e n o n.A n d t h e r e i s a s e r i o u s t w o-d i m e n s i o n a l c o u p l i n g p r o b l e m b e t w e e n t h e a z i m u t h a n d r a n g e d i r e c t i o n.A s p a c e b o r n e-m i s s i l e b i s t a t i c S A R d i v i n g f o r w a r d-l o o k i n g i m a g i n g a l g o r i t h m w a s p r o p o s e d f o r t h i s p r o b l e m.T h e a l g o r i t h m w a s b a s e d o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e b i s t a t i c S A R s y s t e m,b u i l t a b i s t a t i c t r a j e c t o r y m o d e l,p e r f o r m e d D o p p l e r f r e q u e n c y c o r r e c t i o n i n t h e r a n g e-f r e q u e n c y d o m a i n a n d a z i m u t h-t i m e d o m a i n,a n d t h e n u s e d t h e i d e a o f s e r i e s r e v e r s i o n t o d e r i v e t h e t w o-d i m e n s i o n a l s p e c t r a l e x p r e s s i o n o f t h e e c h o s i g n a l,f o l l o w e d b y d i s t a n c e m i g r a t i o n c o r r e c t i o n,d i s t a n c e a n d a z i m u t h a l c o m p r e s s i o n i n t h e t w o-d i m e n s i o n a l f r e q u e n c y d o m a i n t o d e t e r m i n e t h e t a r g e t i m a g i n g p o s i t i o n a n d c o m p l e t e t h e i m a g i n g f o c u s.F i n a l l y,t h e f e a s i b i l i t y a n d e f f e c t i v e n e s s o f t h e a l g o r i t h m w e r e v e r i f i e d b y c o m p u t a t i o n a l a n a l y s i s a n d s i m u l a t i o n.T h e a l g o r i t h m c a n r e a l i z e t h e d e t e c t i o n a n d d i f f e r e n t i a t i o n o f m u l t i p l e t a r g e t s a s w e l l a s t h e i n t e g r a t i o n f u n c t i o n o f d e t e c t i o n a n d f i g h t,w h i c h a r e o f v a l u e t o t h e m i l i t a r y o p e r a t i o n s.K e y w o r d s:s p a c e b o r n e-m i s s i l e b i s t a t i c S A R;d i v i n g f o r w a r d-l o o k i n g i m a g i n g;r a n g e c e l l m i g r a t i o n c o r r e c t i o n;s e r i e s r e v e r s i o n;D o p p l e r f r e q u e n c y c o r r e c t i o n1 3 6 中国空间科学技术F e b.2 5 2 0 2 4 V o l.4 4 N o.10 引言合成 孔 径 雷 达(s y n t h e t i c a p e r t u r e r a d a r,S A R)具有一定穿透能力且能全天候、全天时工作,在作战和地质勘测方面取得广泛的运用1。与传统的单基S A R相比,新型雷达体系双基S A R具有隐蔽性强、获取信息丰富和前视成像等优点2。卫星作为发射源运行在一定的轨道高度,其抗打击能力强,波束覆盖面积宽3。导弹作为接收端,具有高分辨率勘测等优点4。星弹双基系统可以结合星载S A R和弹载S A R两者的优势,将星载S A R大覆盖范围、高安全性与弹载S A R的高分辨、高机动性相结合,高效获取包含背景在内的目标景象,可提高打击目标的能力,实现察打一体化的功能5。在导弹俯冲下降阶段,由于导弹存在加速度,导弹速度大小和方向不停地变化,回波信号存在严重的距离方位向耦合6,传统的S A R成像算法已无法满足星弹双基S A R成像要求。文献7 完成了弹载S A R正侧视成像仿真,文献搭建了俯冲段弹载轨迹模型,利用级数反演法推导出信号回波二维频谱,在距离向完成压缩和徙动校正,最后在方位向完成聚焦,实现目标成像。该方法的局限性在于只能对场景中心单点目标进行成像。文献8 在文献7 基础上在方位向上采用非线性变标的方法对方位向多普勒频率进行补偿,实现了方位向聚焦,但会增加大量的计算量且只能对目标进行正侧视成像。文献9在弹载有俯冲加速度情况下,利用改进的E C S成像算法在距离徙动校正时进行插值处理,难点在于计算量大且插值精度难以把控。文献1 0提出一种改进的R D成像算法,经过距离徙动校正和二次距离压缩解决二维耦合的空变性问题,算法能够满足前视成像要求,具有较高的精度。文献1 1 结合星弹构型,利用改进的-k算法在方位向进行重采样插值,得到良好的聚焦效果。在前人研究的基础上,本文提出一种有效的多目标成像方法,用于导弹俯冲阶段对勘测目标进行成像,实现察打一体化。该算法结合星弹双基S A R系统构型,接收多目标信号回波,利用级数反演法推导出信号回波二维频谱,通过直接在信号回波二维频谱上进行距离向徙动校正、距离压缩及一系列去耦合操作,接着完成方位向压缩,最终结果能实现对全场景多目标良好成像,并通过算法计算量分析和试验仿真验证方法的有效性。1 星弹双基俯冲前视成像模型星弹双基S A R俯冲段系统构型如图1所示。图中vt y为卫星沿y轴方向的飞行速度,vt x为卫星沿x轴方向的飞行速度,vy为导弹沿y轴方向的初始飞行速度,vz为导弹沿z轴方向的初始飞行速度,ay为导弹沿y轴方向飞行的加速度,az为导弹沿z轴方向飞行的加速度,RT0为初始时刻卫星到目标点的距离,RR0为初始时刻导弹到目标 点 的 距 离,卫 星 初 始 时 刻 坐 标 为(xT,yT,zT),导弹初始时刻坐标为(0,yR,zR),目标点坐标为(x,y,z)。图1 星弹双基S A R俯冲段系统构型F i g.1 G e o m e t r y o f t h e s p a c e b o r n e-m i s s i l e b i s t a t i c S A R d i v i n g s e c t i o n s y s t e m卫星运行处于在轨坐标系中,由轨道六根数决定,与导弹处于不同坐标系,需要将其坐标转换为本地坐标系1 2,图1中卫星的坐标是已经转换到本地坐标系后的卫星初始时刻坐标,与导弹处于同一坐标系下,可直接进行相应的运算。发射源为高轨卫星,在合成孔径时间内,由于速度变化量比较小,可将其视为匀速运动。在俯冲下降段,接收端导弹沿曲线做匀加速运动。用符号表示系统距离向时间(快时间),符号表示方位向时间(慢时间)。假定系统初始时刻,方位时间为零,对地面上任一点目标其收发斜距历程用R 表示,忽略系统同步问题,假定卫星和导弹工作运行保持时刻同步,双基地目标电磁席子瑞,等:基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法1 3 7 散射系数保持不变1 3,且各个目标点信号回波的幅值设为理想情况,强度不随斜距大小变化,则地面上任一点星弹双基S A R回波信号可表示为:S,=wr-R /c wa-c e x p-j2 fcR /c e x pj Kr(-R /c)2 (1)式中:wr为距离向信号包络;wa为方位向信号包络;c为光速;fc为信号载频;Kr为发射信号调频率。R =RT +RR()RT=xT+vt x-x 2+yT+vt y-y 2+z2TRR=x2+yR+vy+12ay2-y 2+zR+vz+12az2 2式中:RT为卫星到目标点的距离;RR为导弹到目标点的距离。分别将RT和RR在=0处进行泰勒级数展开,可得:RTk0+k1+k22+k33+k44式中:k0、k1、k2、k3、k4分别为前4阶泰勒级数展开系数。令Q=(xT-x)vt x+(yT-y)vt y,G=v2t x+v2t y,其中:k0=RT0k1=QRT0k2=GRT0-Q2RT0k3=3Q3R5T0-3Q GR3T0k4=-1 5Q4R7T0+1 2Q2GR5T0+3G QR5T0-3G2R3T0 RRb0+b1+b22+b33+b44式中:b0、b1、b2、b3、b4分别为前4阶泰勒级数展开系数。令a1=vy(yR-y)+vzzRa2=v2y+v2z+(yR-y)ay+zRaza3=vyay+vzaza4=a2y+a2z 其中b0=RR0b1=a1RR0b2=12(a2RR0-a21R3R0)b3=12(a3RR0-a1a2R3R0+a31R5R0)b4=18(a4RR0-a22+4a1a3R3R0+6a21a2R5R0-5a41R7R0)因为导弹接收端处于俯冲阶段,不同于机载匀速直线运动,具有二维向加速度,速度大小和方向变化快,一阶至四阶项距离徙动量较大,不能直接将三次项以上忽略,徙动量图像参数如表1,各阶距离徙动量误差如图2所示,所以为保证高精度成像效果好,将收发斜距取4次逼近模型。表1 星弹双基S A R系统参数T a b l e 1 S p a c e b o r n e-m i s s i l e b i s t a t i c S A R s y s t e m p a r a m e t e rP a r a m e t e r sV a l u e sS i g n a l b a n d w i d t h8 0MH zP u l s e w i d t h1 0sC a r r i e r f r e q u e n c y5.3GH zA z i m u t h s a m p l i n g i n t e r v a l0.0 1 s S a t e l l i t e c o o r d i n a t e s(1 04,-21 04,0)mR a n g e s a m p l i n g f r e q u e n c y1 6 0MH z M i s s i l e v e l o c i t y(0,1 0 0,-5 0)m/sA c c e l e r a t i o n o f m i s s i l e(0,1 0,-1 0)m/s2S p e e d o f s a t e l l i t e(1 04,-1 04,0)m/sM i s s i l e c o o r d i n a t e s(0,-1 04,5 0 0 0)m2 星弹双基S A R俯冲前视成像算法 算法设计的思路,首先根据星弹双基S A R系统运动的特性,搭建系统结构模型,根据目标点到收发站的斜距之和计算出信号回波表达式,然后在距离频域和方位时域中进行多普勒频率校正,接着利用级数反演法计算出回波信号二维频谱表达式,再在距离向与方位向进行位置校正和压缩处理,最终得到目标成像结果。算法流程如图3所示。1 3 8 中国空间科学技术F e b.2 5 2 0 2 4 V o l.4 4 N o.1图2 各阶距离徙动量F i g.2 E a c h o r d e r r a n g e c e l l m i g r a t i o n假定卫星发射的 是 线 性 调 频 信 号(l i n e a r f r e q u e n c y m o d u l a t i o n,L FM),则S1(,)=wr wa()e x p(j2 fc+jkr2)根据驻定相位定理(p r i n c i p l e o f s t a t i o n a r y p h a s e,P O S P)及菲涅耳积分对回波信号表达式(1)做距离向快时间傅里叶变换,可得:S fr,=wrfr wa e x p-jf2rkr e x p-j2 fr+fc cR (2)式中:fr为距离向频率;fa为方位向频率。图3 算法流程F i g.3 A l g o r i t h m f l o w c h a r t由于导弹自身的加速度和前视成像等因素导致多普勒中心频率偏离,为了在后面二维频谱计算中二维向一一对应,需将频谱搬移到零频位置。假定卫星和导弹在工作中运动参数能精确计算,根据下式求得多普勒频率中心为:fd=-2dR d=0=-2b1+k1-xTvt x+yTvt yRT0-vyyR+vzzRRR0 产 生 多 普 勒 偏 离 项-xTvt x+yTvt yRT0-vyyR+vzzRRR0,需要对其进行校正,则多普勒频率校正函数为:H1=e x p-j2 fr+fc c-xTvt x+yTvt yRT0-vyyR+vzzRRR0 在快时间频率和慢时间时域区间,将H1与式(2)相乘得到校正结果:S1fr,=wrfr wa e x p-jf2rkr 席子瑞,等:基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法1 3 9 e x p-j2 fr+fc c(k0+b0)+(k1+b1)+(k2+b2)2+(k3+b3)3+(k4+b4)4 然后对信号S1在距离频域方位时域做方位向F F T,需要用到级数反演的方法1 4。设:R1 =(k0+b0)+(k2+b2)2+(k3+b3)3+(k4+b4)4SAfr,=wrfr wa e x p-jf2rkr e x p-j2 fr+fc cR1 对SAfr,利用驻定相位法对方位向作F F T变换,可得:SAfr,fa =wrfr wafa e x p-jf2rkr e x p-j2 fc+frcR1 +fa (3)将R1 带入式(3),令:Q()=-2(fc+fr)c(k2+b2)2+(k3+b3)3+(k4+b4)4)-2 fadQd=-2(fc+fr)c2(k2+b2)+3(k3+b3)2+4(k4+b4)3-2 fa=0 可得关系式:-c(fc+fr)fd=2(k2+b2)+3(k3+b3)2+4(k4+b4)3(4)将式(4)利用级数反演法可得方位时域等式为:=A1-facfc+fr +A2-facfc+fr 2+A3-facfc+fr 3(5)其中:A1=12(k2+b2),A2=-3(k3+b3)8(k2+b2)3A3=9(k3+b3)2-4(k2+b2)(k4+b4)1 6(k2+b2)5 将式(5)代入式(3)中可得回波信号二维频谱为:SAfr,fa =wrfr wafa e x p-jf2rkr e x p-j2 0fr,fa 其中0fr,fa =fc+frcR0+A21(k2+b2)c-A1cfc+frf2a+-A2+2A1A2(k2+b2)+A31(k3+b3)c2fc+fr 2f3a+-A3+2A1A3(k2+b2)+A22(k2+b2)+A41(k4+b4)+3A21A2(k3+b3)c3fc+fr 3f4a 因为s,=SA-(k1+b1)c,e x p-j2 fc(k1+b1)c 根据傅里叶变换的性质1 4可知:f(,)F f,f f(,)e x p-j2 f F f,f+f f(-,)F f,f+f 所以S2fr,fa =SAfr,fa+fc+fr k1+b1c =wrfr wafa e x pjfr,fa 其中fr,fa =-f2rKr-4 fr+fc RT0+RR0 c+2 c8b2fr+fc fa+2fr+fc c(b1+k1)2+2(b3+k3)c23 2(b2+k2)3fr+fc 2 fa+2fr+fc c(b1+k1)3+2 9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)c35 1 2(b2+k2)5fr+fc 3 fa+2fr+fc c(b1+k1)4(6)根据级数收敛的性质1 5,1 4 0 中国空间科学技术F e b.2 5 2 0 2 4 V o l.4 4 N o.11fc+fr1fc1-frfc+f2cf2c-f3rf3c 1fc+fr 21f2c1-2frfc+3f2rf2c-4f3rf3c 1fc+fr 31f3c1-3frfc+6f2rf2c-1 0f3rf3c (7)将式(7)带入式(6)中,将各项进行展开,然后对fr的各项阶数进行合并,可将fr,fa 化简成在fr=0处的泰勒级数展开式如下:fr,fa =0fa +1fa fr+2fa f2r+3fa f3r(8)其中0fa =2 fccRT0+RR0-(b1+k1)24(b2+k2)-(b1+k1)3(b3+k3)8(b2+k2)3-9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)(b1+k1)46 4(b2+k2)5+2 b1+k12(b2+k2)+3(b1+k1)2(b3+k3)8(b2+k2)3+9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)(b1+k1)31 6(b2+k2)5 fa+2 c4(b2+k2)fc+3(b1+k1)(b3+k3)c8(b2+k2)3fc+9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)3(b1+k1)c3 2(b2+k2)5fc f2a+2(b3+k3)c28(b2+k2)3f2c+9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)(b1+k1)c21 6(b2+k2)5f2c f3a+2 9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)c36 4(b2+k2)5f3cf4a1fa 2 c-RT0+RR0 +(b1+k1)24(b2+k2)+(b1+k1)3(b3+k3)8(b2+k2)3+9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)(b1+k1)46 4(b2+k2)5-2 c4(b2+k2)f2c+3(b1+k1)(b3+k3)c8(b2+k2)3f2c+9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)3(b1+k1)3c3 2(b2+k2)5f2c f2a-2(b3+k3)c24(b2+k2)3f3c+9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)(b1+k1)c21 6(b2+k2)5f3c f3a-2 9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)3c36 4(b2+k2)5f4cf4a2fa -Kr+2 c4(b2+k2)f3c+3(b1+k1)(b3+k3)c8(b2+k2)3f3c+9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)3(b1+k1)3c3 2(b2+k2)5f3c f2a+2 3(b3+k3)c28(b2+k2)3f4c+9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)3(b1+k1)c21 6(b2+k2)f4c f3a+2 9(b3+k3)2-4(b2+k2)(b4+k4)3c36 4(b2+k2)5f5cf4a3fa -c f2a2f4c(k2+b2)-3 c(k3+b3)(k1+b1)f2a4f4c(k2+b2)3-3 c9(k3+b3)3-4(k2+b2)(k4+b4)(k1+b1)2f2a1 6f4c(k2+b2)5-c29(k3+b3)2-4(k2+b2)(k4+b4)(k1+b1)f3a2f5c(k2+b2)5-c2(k3+b3)f3af5c(k2+b2)3-5 c39(k3+b3)2-4(k2+b2)(k4+b4)f4a1 6f6c(k2+b2)5mfa 1m!mfa,fr fmrfr=0 通过上式可知,0fa 不与fr有关,只有方位向频率为信号的方位调制项。1fa 为距离向频率线性项系数,该项与轨迹距离徙动有关,可以对该项进行相应的匹配滤波,完成线性距离徙动校正。2fa 为距离频率的平方项,为距离向调频斜率;3fa 为距离频率的立方项,为距离向调频斜率的变化率。因为三阶以上的高次项产生的影响远小于/4,因此只考虑到三次项系数。原始信号回波图像如图4所示。图4 徙动校正和距离压缩前的信号回波F i g.4 E c h o t r a j e c t o r i e s b e f o r e L RWC o p e r a t i o n a n d r a n g e c o m p r e s s i o n席子瑞,等:基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法1 4 1 对距离向进行脉冲压缩,并确定距离向成像位置。令G1=-2 RT0+RR0 c H2=e x p(-j1(fa)fr-j2(fa)f2r-j3(fa)f3r)(9)H3=e x p(j G1fr)(1 0)将式(8)与式(9)相乘,完成距离向处理,包括距离徙动校正和距离压缩,接着与式(1 0)相乘进行距离向成像位置校正,再通过距离向傅里叶逆变换可得信号S2,如图5所示。图5 徙动校正和距离压缩后的信号回波F i g.5 E c h o t r a j e c t o r i e s a f t e r L RWC o p e r a t i o n a n d r a n g e c o m p r e s s i o n接着对方位向进行压缩处理,并确定方位向成像位置。令H4=e x p(-j G2)(1 1)式中:G2=0(fa)-(k1+b1)fa(k2+b2)。将信号S2与式(1 1)相乘,完成方位向成像处理,再对其进行方位向傅里叶逆变换,即可得到目标图像。3 算法计算量分析从算法流程图中可以看出,该算法运算量主要来自傅里叶变换及其逆变换和相位相乘,包括2次F F T、2次I F F T和4次相位点乘。根据文献8 可得,1次复数相位相乘的计算量为6次F L O P,1次N点傅里叶变换(F F T)或1次傅里叶逆变换(I F F T)的 计算量为5Nl o g2(N)次F L O P,仿真试验中距离向采样点数为Nf a s t=2 0 4 8,方位向采样点数为Ns l o w=5 1 2,距离压缩后选择的输出点数为Nr=1 8 5 6,可计算出算法总运算量为:Q=45NrNs l o wl o g2(Ns l o w)+46NrNs l o w=1.9 4 1 08(F LOP)4 仿真结果及分析试验仿真参数如表1所示,设置多目标成像点5个,如图6所示。图6 场景区域目标点F i g.6 S c e n e a r e a t a r g e t p o i n t s不同目标点沿x轴间隔1 0 0m,沿y轴间隔1 5 0m,最终算法成像结果如图7所示。在未进行方位向和距离向位置校正前,多目标成像呈畸图7 目标点仿真成像结果F i g.7 T a r g e t p o i n t s i m u l a t i o n i m a g i n g r e s u l t s1 4 2 中国空间科学技术F e b.2 5 2 0 2 4 V o l.4 4 N o.1形,如图7(a)所示,经过位置校正过后,仿真结果与实际场景中点目标分布一致,如图7(b)所示。图8展示了场景中心点目标的二维剖面图,距离向聚焦良好,方位向由于导弹俯冲加速度造成方位向多普勒调频率变化,方位向聚焦略有偏差,总体上成像质量效果良好。图9、图1 0分别表示场景中心目标点距离向和方位向归一化幅度。最后分析了场景中心的点目标的成像性能,如表2所示,其中P S L R代表峰值旁瓣比,为最大旁瓣与主瓣的高度比;I S L R代表积分旁瓣比,为旁瓣功率与主瓣功率之比。图8 场景中心点二维剖面图F i g.8 T w o-d i m e n s i o n a l s e c t i o n o f t h e s c e n e c e n t e r图9 距离向剖面图F i g.9 R a n g e s e c t i o n v i e w5 结论本文从星弹双基S A R成像原理出发,搭建了星弹双基S A R系统构型,推导了具体的算法步骤,最后通过试验仿真验证方法的有效性,通过上述试验可以得出以下结论:1)该算法最终成像结果虽然没有常规算法完美,但其计算量有所减少,具有一定的可行性;图1 0 方位向剖面图F i g.1 0 A z i m u t h s e c t i o n v i e w表2 场景中心点成像性能分析T a b l e 2 A n a l y s i s o f i m a g e p e r f o r m a n c e o f s c e n e c e n t e rP a r a m e t e rR a n g eA z i m u t hR e s o l u t i o n/m1.9 20.9 0P S L R/d B-1 3.5 6-1 6.4 2I S L R/d B-9.5 6-1 2.7 9 2)算法不仅能对场景中心目标进行成像,而且能对全场景中多目标形成良好成像,结合卫星抗打击能力强、波束覆盖面积宽和导弹高机动性的优点,在军事运用上,可实现对多目标进行察打一体化;3)因为导弹加速度的影响,导致多普勒调频率随方位向位置变化而变化,成像结果在方位向聚焦不是很完美,未来的研究可针对方位向聚焦进行进一步研究。参考文献(R e f e r e n c e s)1 梁健,张润宁,李晓云,等.基于子孔径E C S算法的天基视频S A R成像方法J.中国空间科学技术,2 0 1 8,3 8(6):2 1-2 7.L I AN G J,Z HAN G R N,L I X Y,e t a l.A n i m a g e f o r m a t i o n a l g o r i t h m o f s p a c e b o r n e v i d e o S A R b a s e d o n s u b-a p e r t u r e e x t e n d e d c h i r p s c a l i n g p r o c e s s i n gJ.C h i n e s e S p a c e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 1 8,3 8(6):2 1-2 7(i n C h i n e s e).2 王冠勇,张磊,万欣,等.月地双基S A R成像的快速后向投影算法研究J.中国空间科学技术,2 0 1 7,3 7(6):3 2-3 9.WAN G G Y,Z HAN G L,WAN X,e t a l.S t u d y o n f a s t b a c k p r o j e c t i o n a l g o r i t h m f o r l u n a r-e a r t h b i s t a t i c S A R i m a g i n gJ.C h i n e s e S p a c e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 1 7,3 7(6):3 2-3 9(i n C h i n e s e).3 陶满意,胡广清,黄源宝,等.星载S A R全方位模糊特性及计算方法J.中国空间科学技术,2 0 2 2,4 2(1):9 2-9 8.席子瑞,等:基于级数反演的星弹双基俯冲前视成像算法1 4 3 T AO M Y,HU G Q,HUAN G Y B,e t a l.R e s e a r c h o n o m n i d i r e c t i o n a l a m b i g u i t y c h a r a c t e r i s t i c s a n d c a l c u l a t i o n m e t h o d o f s p a c e b o r n e S A RJ.C h i n e s e S p a c e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 2 2,4 2(1):9 2-9 8(i n C h i n e s e).4 张爱丽,孟自强.基于级数反演的双基前视高机动平台S A R成像算法J.电子科技,2 0 1 9,3 2(9):6 5-7 1.Z HAN G A L,ME N G Z Q.I m a g i n g m e t h o d f o r b i s t a t i c f o r w a r d-l o o k i n g h i g h-s p e e d m a n e u v e r i n g-p l a t f o r m S A R b a s e d o n s e r i e s r e v e r s i o nJ.E l e c t r o n i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 1 9,3 2(9):6 5-7 1(i n C h i n e s e).5 孟自强.双基前视高机动平台S A R系统特性及成像算法研究D.西安:西安电子科技大学,2 0 1 6.ME NG Z Q.S y s t e m c h a r a c t e r i s t i c a n d i m a g i n g a l g o r i t h m s t u d y o n b i s t a t i c f o r w a r d-l o o k i n g h i g h-s p e e d m a n e u v e r i n g-p l a t f o r m S A RD.X i a n:X i d i a n U n i v e r s i t