彈載下降段大前斜聚束SAR成像時序設計

鄧　歡，李亞超，全英匯，邢孟道

（西安電子科技大學雷達信號處理國家重點實驗室，陜西　西安 710071）

彈載下降段大前斜聚束SAR成像時序設計

鄧歡，李亞超，全英匯，邢孟道

（西安電子科技大學雷達信號處理國家重點實驗室，陜西西安 710071）

提出了一種基于場景點遍歷的多普勒帶寬計算方法，該方法能得到準確的脈沖重復頻率（pulse repetition frequency，PRF）下限值，解決了傳統(tǒng)計算方法存在的發(fā)射脈沖數(shù)過多及PRF參數(shù)無法設計的問題，同時解決了雷達方位與俯仰波束寬度不一致時，PRF下限值較難準確計算的問題。構建了基于雷達系統(tǒng)參數(shù)和彈載高動態(tài)運動特征的PRF參數(shù)設計模型，在此基礎上提出了通過減小等效斜視角和雷達平臺速度的發(fā)射脈沖數(shù)最小的彈道優(yōu)化方法。彈道仿真驗證了本文方法能較好地滿足工程應用中彈載下降段大前斜聚束SAR成像時序設計需要。

彈載大前斜聚束；合成孔徑雷達；時序設計；脈沖重復頻率

網(wǎng)址：www.sys-ele.com

0　引　言

彈載合成孔徑雷達［1］（synthetic aperture radar，SAR）導引頭在導彈末制導階段采用聚束模式，通過控制天線波束對目標場景持續(xù)照射，可以突破雷達波束寬度限制，實現(xiàn)對目標區(qū)域的二維高分辨聚焦成像，為匹配定位提供準確的目標場景信息。與機載SAR不同，彈載SAR在俯沖下降段對地面目標成像具有平臺運動速度快、非水平非勻直運動和大斜視角的特點，這些因素使得彈載SAR系統(tǒng)工作時序設計與機載和星載SAR平臺有較大區(qū)別［2-4］。此外，當雷達工作在聚束模式時，回波信號的方位向回波歷程也和雷達其他工作模式不同，因此需要重點研究彈載下降段SAR工作在聚束模式時系統(tǒng)工作時序設計方法。

文獻［5］提出了一種基于窮舉法的聚束SAR成像導引頭脈沖重復頻率（pulse repetition frequency，PRF）設計方法，該方法在PRF設計時僅考慮了模糊性限制等傳統(tǒng)影響因素，忽略了雷達系統(tǒng)參數(shù)和彈載高動態(tài)運動誤差的影響。此外，在分析方位模糊性限制時，該方法只推導了PRF設計的一個合理下界而非下確界。雖然其優(yōu)點是計算方法簡單方便，但存在發(fā)射脈沖數(shù)較大及PRF參數(shù)無法設計的問題。在分析發(fā)射脈沖遮掩時，并未考慮實際系統(tǒng)中存在的接收機保護時間對PRF上限值的影響，這使得PRF上限值偏大，從而影響PRF參數(shù)的設定。

文獻［6-7］研究了彈載SAR在導彈平飛段采用條帶模式時PRF的設計方法，文獻［8-9］研究了星載SAR工作在條帶模式下系統(tǒng)參數(shù)設計方法，這些方法在PRF參數(shù)設計時僅考慮了一般的模糊性限制等影響因素。此外，由于雷達工作模式及平臺運動特性差異，這些方法并不能直接用于彈載下降段大斜視聚束SAR系統(tǒng)工作時序設計。

本文通過建立彈載下降段大前斜聚束SAR成像幾何構型，推導了SAR導引頭存在運動加速度時的回波信號多普勒帶寬表達式。根據(jù)信號占空比對雷達作用距離的影響對脈沖信號寬度進行設計。在設計系統(tǒng)PRF參數(shù)時，提出了基于場景點遍歷的多普勒帶寬計算方法，該方法能夠得到準確的PRF下限值，解決了文獻［5］中PRF參數(shù)設計值偏大及PRF參數(shù)無法設計的問題。工程應用中，當雷達方位與俯仰波束寬度不一致時，多普勒中心偏移帶來的帶寬更難確定，本文方法通過場景點遍歷可以得到波束覆蓋區(qū)域多普勒中心偏移的最大、最小值，準確計算出多普勒帶寬，進而得到準確的PRF下限值。因此，場景遍歷求PRF下限值的方法對于不同方位、俯仰波束寬度非常適用。與條帶模式不同，聚束模式的回波信號帶寬Bspotlight由多普勒中心偏移帶來的帶寬Bd和多普勒帶寬Ba兩部分構成，目前可以通過設計PRF值只大于Bd但小于Bspotlight的方式，先讓回波信號方位向頻譜部分混疊，然后利用信號處理的方式解混疊，這方面解方位頻譜混疊的算法有specan算法。對于彈載下降軌聚束來說，由于平臺速度大、場景較寬等緣故，回波信號的Bd值往往很大，即使采用specan算法進行方位頻譜解模糊，PRF下限值仍然會很大，因此在大PRF下限值約束條件下進行PRF參數(shù)的設計也是彈載下降段時序設計的難點。所以，本文構建了基于雷達系統(tǒng)參數(shù)和彈載高動態(tài)運動特征的PRF參數(shù)設計模型，在此基礎上提出了通過減小等效斜視角和雷達平臺速度的發(fā)射脈沖數(shù)最小的彈道優(yōu)化方法。通過彈道仿真實驗，驗證了本文方法能較好地滿足工程應用中彈載下降段聚束SAR工作時序設計需要。

1　彈載下降段聚束SAR成像幾何構型和信號多普勒帶寬分析

［10-11］中彈載大前斜成像幾何構型，如圖1所示建立彈載下降段聚束SAR成像幾何模型。坐標原點O為方位慢時間tm=0時刻合成孔徑中心在地平面的投影，X軸為導彈速度υ在水平面的投影，Z軸為高度向，Y軸為垂直于X軸的方向。在一個孔徑時間內，導彈的運動可以近似看作以速度υ，加速度a，在XOZ面內沿直線AB斜向下作勻加速運動，彈道傾角為θ2。面O′FW為成像平面，雷達孔徑中心O′到場景中心P0的距離為Rs，場景中心P0的坐標為（xc，yc，0），場景中任意點目標Pm坐標為（xp，yp，0）。

圖1　彈載下降段聚束模式成像幾何構型

假設雷達發(fā)射線性調頻信號，由圖1幾何關系可以得到慢時間tm時刻雷達到目標點Pm的瞬時斜距［12］為

式中，R0為彈目初始距離；φ為導彈速度矢量v和瞬時斜距矢量的夾角，稱為等效斜視角，即斜視角的余角。

由式（1）中瞬時斜距Rt（tm）推導得接收回波信號的多普勒帶寬為

文獻［13］中提到的基于Omega-K算法的彈載平臺大斜視成像算法和文獻［14］中基于極坐標格式算法（polar formation algorithm，PFA）的聚束SAR的成像算法通過運動補償?shù)姆椒▽⒓铀俣葘Ψ轿环直媛实挠绊懴?3-14］，因此回波信號經(jīng)過運動補償后式（2）中多普勒帶寬變?yōu)?/p>

式中，Ta為合成孔徑時間。這是決定SAR圖像的方位向分辨率的帶寬［15］。

2　工作時序設計原則

雷達工作時序設計包括脈沖信號寬度（Tp）設計和PRF設計［6，16］。參考合成孔徑雷達方程

式中，P為雷達峰值功率；η為脈沖信號的占空比［17-18］。

peak對于彈載下降段斜視SAR平臺，Vg=υsin（φ），υ為平臺運動速度，φ為等效斜視角，即斜視角的余角。由雷達方程可知，雷達作用距離受占空比η影響，從而Tp的設計會影響雷達作用距離。

PRF參數(shù)設計需要考慮以下幾點因素：方位模糊性限制、距離模糊性限制、測繪帶全孔徑數(shù)據(jù)無模糊、高度向雜波干擾等［5］。此外，實際彈道環(huán)境下存在的運動偏差、雷達波束指向偏差、雷達波束展寬、速度框架角偏差及加速度等因素的影響也需要考慮。以下對各PRF影響因素進行逐個分析。

2.1方位模糊限制

對于彈載SAR系統(tǒng)來說，方位模糊是不可避免的，為了減小方位模糊，方位向信號在以PRF采樣頻率離散采樣時，應使PRF大于方位向信號帶寬Bspotlight，這樣可保證各方位采樣點之間主瓣信號不會模糊［6］。對于聚束模式下的信號方位向帶寬Bspotlight的計算分析如下。

［19］中聚束模式下雷達回波信號的方位向頻率歷程，聚束模式下的SAR接收回波信號的方位帶寬Bspotlight由多普勒中心偏移帶來的帶寬Bd和多普勒帶寬Ba兩部分構成［19］，其表達式為

對于多普勒帶寬Ba，可以通過式（2）計算得到。由于俯沖下降段雷達成像構型與平飛段構型不同，因此雷達回波信號的多普勒中心偏移帶寬Bd需要重新推導。

首先，由式（1）中瞬時斜距Rt（tm）推導得多普勒中心一個雷達波束內的最大多普勒中心頻偏為式中，φm，φn分別表示波束照射場景內第m 個和第n個目標散射點對應的等效斜視角。m，n表示一個雷達波束覆蓋的場景內任意的兩個散射點，即圖1中橢圓場景區(qū)域中的任意兩個散射點。對于（cosφm-cosφn）max的計算，其步驟如下：

步驟1根據(jù)圖1所示的幾何關系，建立XOY平面上橢圓方程。

步驟2由橢圓方程得到橢圓區(qū)域內各散射點在OXYZ坐標系下的三維坐標，計算出場景中各散射點的單位斜距矢量eR0。

步驟3根據(jù)計算公式cosφ=eR0·eυ（eυ表示導彈的單位速度矢量），利用計算機遍歷的方式，得到橢圓區(qū)域內所有散射點cosφ的最大值和最小值。

最后，多普勒中心偏移帶寬Bd為

步驟1中XOY平面上一個波束覆蓋范圍內的橢圓區(qū)域在圖1中的坐標可通過建模得到，其表達式的確定過程表述如下：如圖2所示，以橢圓的長徑a、短徑b和場景中心點P建立坐標系X′PY′，橢圓的公式為

表示地平面上橢圓的長徑寬度，稱作地平面距離向場景寬度；Wa-ground=RsΔθa，表示地平面上橢圓的短徑寬度，稱作地平面方位向場景寬度。Δθr為俯仰向波束寬度；Δθa為方位向波束寬度；β為下視角，即圖1中中心斜距Rs與Z軸負方向的夾角。

圖2　X′OY′坐標系下橢圓坐標

將圖2中的橢圓沿X′方向平移x0后得到如圖3所示的X″OY″坐標，則新坐標系下橢圓的方程為

圖3　X″OY″坐標系下橢圓坐標

最后，以O點為中心，將坐標系X″OY″旋轉θ1后得到圖4所示的XOY坐標系下的橢圓坐標，θ1即為圖1中所示的θ1。XOY坐標系下的橢圓方程為

圖4　XOY　坐標系下橢圓坐標

由式（10）推導得到的橢圓方程，可以得到橢圓上散射點在圖1中三維坐標系下的坐標，進而通過計算機遍歷，利用式（7）計算得到多普勒中心偏移帶寬Bd。

為分析俯仰與方位波束寬度一致性對多普勒中心偏移帶寬Bd的影響，下面分情況討論波束寬度一致性對Bd的影響。

已知式（7）中多普勒中心偏移帶寬Bd，結合圖1中的幾何關系可知，速度矢量v和場景中任意散射點的彈目斜距矢量R0的夾角φk的變化范圍決定了Bd的范圍。

當俯仰與方位波束寬度一致時，孔徑中心點O′與場景中各散射點的連線構成一個橢圓錐體，其底面為XOY平面上的橢圓，椎體的頂部夾角即為波束寬度Δθ，且Δθ=Δθa= Δθr。圓錐的軸為波束中心線O′P0，速度υ為錐體外的一條線。φk的最大、最小值即為速度υ和橢圓椎體最近端、最遠端母線的夾角，而最近端、最遠端母線在速度υ和波束中心線O′P0確定的平面上，即成像平面O′FW。因此多普勒遠端、近端點為直線FW與地面橢圓的交點，即S1和S2點。此時

當方位和俯仰波束寬度不一致時，多普勒遠端、近端點存在不是S1和S2點的情況，這時就需要采用場景遍歷的方法進行求解。

2.2距離模糊性限制

在末制導階段，導彈高度H總體趨勢不斷下降，雷達下視角β不斷減小，則波束范圍內的場景寬度Wr不斷減小，PRF的上限不斷增大［5，20］。因此在合成孔徑的起始時刻波束內回波散布時間最長，所以PRF只需要滿足式（11）即可。

式中，TW，0表示一個合成孔徑的起始時刻發(fā)射脈沖對應的回波散布時間。

2.3測繪帶全孔徑數(shù)據(jù)無模糊

測繪帶全孔徑無模糊決定了PRF的上界［5］。在考慮距離模糊對PRF設計影響的同時，需要考慮雷達發(fā)射和接收信號工作時序的約束關系。圖5是雷達發(fā)射、接收信號工作時序圖。圖中脈沖寬度為Tp，脈沖重復周期為prt，Rn表示場景近端對應的斜距，Rf表示場景遠端對應的斜距。圖的上半部分是發(fā)射信號從第1個脈沖到第m+1個脈沖的工作時序圖；下半部分是接收信號工作時序圖，表示第1個發(fā)射脈沖信號對應的回波在第m+1個脈沖周期內被雷達天線接收［6］。

圖5　雷達發(fā)射、接收信號工作時序圖

考慮到圖5中所示的全孔徑數(shù)據(jù)無模糊性限制，發(fā)射脈沖前后會有Tp和接收機保護時間的保護，式（11）表示的的最大值縮小為

2.4高度向雜波干擾

由于彈下點離雷達距離最近，當彈體以下視角β俯沖向下飛行時，天線發(fā)射旁瓣的信號會經(jīng)彈下點反射后對主瓣回波信號產(chǎn)生較大的影響。所以，雷達主瓣回波不能和高度向的雜波在時間上有混疊［21 22］。在旁瓣信號照射彈下點場景中各散射點目標時，若忽略場景起伏，各散射點的回波會同時到達天線［5］。因此，高度雜波的寬度近似等于發(fā)射信號脈沖寬度T。為了滿足上述條件，有p式中，k為正整數(shù)。在實際過程中，由于導彈俯沖向下飛，因此高度雜波往往由第2旁瓣或第3旁瓣產(chǎn)生，其能量往往比較低。因此，如果能夠限制第2旁瓣或第3旁瓣的能量，則高度向雜波的干擾可以忽略。

2.5運動偏差、速度框架角偏差及加速度的影響

由于空氣阻力，導彈射向偏差等因素的影響，彈載SAR平臺存在運動偏差。其中包括速度偏差和空間位置偏差。由式（2）和式（7）可知，速度偏差會影響帶寬Ba和Bd，從而影響PRF的下限值。通常彈體的速度偏差在±100 m/s左右，對于一般的彈道參數(shù)，PRF下限值偏差在±400 Hz左右，因此速度偏差對PRF設計的影響較大。彈載SAR平臺在航向、偏航向及高度向均存在位置偏差，若忽略地表起伏，航向和偏航向的誤差只會造成場景中心偏移，不會影響PRF設計。由于下視角

式中，H為雷達到地面的高度。因此，高度向的偏差會造成下視角β及場景大小存在偏差，使得Ba和Bd均存在偏差，從而影響PRF的下限值。對于±300 m的彈體高度偏差，其帶來的PRF的下限值偏差大概在±130 Hz左右，因此高度偏差對PRF下限值的影響需要考慮。

速度框架角偏差是指：雷達平臺在飛行過程中，某一時刻實際速度矢量與理論速度矢量的夾角偏差。這會使得等效斜視角存在偏差，根據(jù)式（2）可知，會影響回波信號帶寬Bspotlight，從而影響PRF下限值。對于±5°的速度框架角偏差，其最大可能帶來的PRF的下限值偏差大概在±1 500 Hz左右，這個影響是很大的，因此應該盡量控制這部分的偏差。

在一個合成孔徑時間內，雷達可以看作沿某一方向做勻加速直線運動。由式（2）所示，加速度會對多普勒帶寬Ba造成影響，從而影響PRF的下限值。對于±20 m/s2的加速度，對于一般的彈道參數(shù)，PRF的下限值偏差大概在±160 Hz左右，這個影響需要考慮。

2.6雷達波束指向偏差、雷達波束展寬的影響分析

雷達波束指向偏差會使得等效斜視角存在偏差，根據(jù)式（2）和式（7）可知，這會影響回波信號帶寬Bspotlight，從而影響PRF的下限值。對于±0.1°的波束指向偏差，對于一般的彈道參數(shù)，其最大可能帶來的PRF的下限值偏差大概在±60 Hz左右，因此影響較小。

雷達波束展寬會造成雷達波束在地面覆蓋場景變大，由式（7）可知這會影響回波信號帶寬Bspotlight，從而影響 PRF的下限值。對于±0.2°的雷達波束展寬，對于一般的彈道參數(shù)，其最大可能帶來的PRF的下限值偏差大概在±330 Hz左右，因此影響較大。

3　實驗仿真

實驗仿真參數(shù)為：雷達波長0.015 m，信號帶寬50 MHz，雷達運動速度1 724.2 m/s，加速度-15.56 m/s2。俯仰和方位波束寬度4°，導彈飛行高度16 832 m，孔徑中心到場景中心距離26 029 m，斜視角70.14°，下視角49.71°。接收機保護時間為0.5μs。脈沖寬度設計為Tp=10μs，方位向分辨率為3 m。通過以上參數(shù)仿真出聚束下降段SAR成像彈道，再根據(jù)仿真彈道進行PRF設計。圖6為仿真彈道及波束覆蓋橢圓區(qū)域在圖1中XOY平面的投影。

圖6　仿真彈道及橢圓成像場景在XOY平面投影

當下視角為49.71°時，通常天底回波為雷達第3旁瓣的回波，其峰值旁瓣比為-20～-25 dB，其對主瓣回波的影響較小，因此仿真中可以忽略旁瓣的影響。

3.1無誤差仿真結果

在不考慮運動偏差、雷達波束展寬及加速度的影響時，表1為本文方法與文獻［5］中方法算出的PRF的上限和下限。

表1　本文方法與文獻［5］PRF的上限和下限結果

其中，本文方法求得的Ba=303 Hz，Bd=5 439 Hz。

圖7為無誤差情況下PRF斑馬圖，灰色區(qū)域為高度雜波遮掩區(qū)，黑色區(qū)域為測繪帶全孔徑數(shù)據(jù)模糊區(qū)，白色區(qū)域為PRF可選區(qū)域。選取PRF值的準則是：①避開高度雜波遮掩區(qū)和測繪帶全孔徑數(shù)據(jù)模糊區(qū)；②選取49.71°下視角對應的最小PRF值。在不考慮實際彈載平臺存在的誤差情況下，根據(jù)PRF選取準則，若采用文獻［5］的方法，PRF必須大于其下限值38 754 Hz，根據(jù)圖8所示的斑馬圖結果，PRF無可選值，即PRF無法設計；且文獻［5］計算出來的PRF下限比PRF上限要大，這是矛盾的。若采用本文方法，在留有余量的情況下PRF取7 500 Hz即可滿足實際設計需要。因此，本文提出的PRF設計方法能得到更準確的PRF上限值和下限值，更能滿足實際PRF設計需求。

圖7　無誤差脈沖重復頻率斑馬圖

3.2加誤差仿真結果

考慮實際彈載環(huán)境下航向、偏航向及高度向存在（±200，±300，±200）位置偏差，速度偏差±100 m/s。雷達波束指向偏差±0.2°，雷達波束展寬偏差±0.1°，速度框架角偏差±5°。

在加入上述誤差后，雷達仿真參數(shù)及彈道參數(shù)如表2所示。本文方法算出的PRF的上限和下限為［9 357 Hz，27 883 Hz］，其中，Ba=337 Hz，Bd=7 459 Hz。圖8為加誤差后脈沖重復頻率斑馬圖，根據(jù)PRF選取準則，在留有余量的情況下，PRF取10 000 Hz即可滿足實際設計需要。

表2　加誤差后雷達參數(shù)和彈道參數(shù)

圖8　加誤差后脈沖重復頻率斑馬圖

通過以上分析設計出雷達工作參數(shù)為：PRF= 10 000 Hz，Tp=10μs，占空比為10%，接收機保護時間τr=0.5μs，畫出雷達工作時序圖如圖9所示。

由雷達工作時序圖可以看出，第1個脈沖信號發(fā)出后，高度雜波在第2個prt內到達雷達接收天線，最近測繪帶場景回波在第2個prt內到達雷達接收天線；同時第2個發(fā)射脈沖信號的高度雜波回波在第3個prt內到達雷達接收天線。因此，在時間上高度雜波信號與測繪帶場景回波信號是分開的，不存在信號混疊，滿足時序約束要求。

圖9　雷達工作時序圖

3.3方位與俯仰波束寬度不一致仿真結果

在第3.1節(jié)的仿真實驗中，方位與俯仰波束寬度均為4°，其仿真結果如圖6所示。S1和S2點對應多普勒遠端、近端點。下面對方位與俯仰波束寬度不一致情況進行仿真。

實驗參數(shù)中方位波束寬度Δθa=3°，俯仰波束寬度Δθr= 6°，其他參數(shù)和3.1節(jié)中仿真一樣。圖10為方位俯仰波束寬度不一致時仿真彈道及橢圓成像場景在XOY平面投影結果。與圖6結果對比發(fā)現(xiàn)，多普勒遠端、近端點不是S1和S2點。因此，本文提出的場景點遍歷方法能解決雷達方位、俯仰波束寬度不一致時多普勒遠端、近端點位置確定問題。

圖10　仿真彈道及橢圓成像場景在XOY　平面投影

4　彈道優(yōu)化設計

雷達工作時序的設計最重要的是PRF的設計，通過發(fā)射最少的脈沖數(shù)減少要處理的回波數(shù)據(jù)量。方位模糊限制決定了PRF下限值，由式（2），式（5）和式（7）可知，回波信號的多普勒中心偏移帶寬Bd和多普勒帶寬Ba決定了PRF下限值，且?guī)払d的貢獻更大。彈道優(yōu)化設計可遵循以下幾點：

（1）在進行彈道設計時，等效斜視角φ應盡可能小。由式（7）和彈道仿真結果可知，當雷達波束寬度等參數(shù)一定時，等效斜視角φ越小，PRF下限值相應減小。以無誤差彈道仿真參數(shù)為例，等效斜視角φ對PRF下限值的影響曲線如圖11（a）所示。

（2）在進行彈道設計時，雷達平臺運動速度υ盡可能小。由式（7）可知，當雷達波束寬度等參數(shù)一定時，雷達平臺運動速度υ越小，PRF下限值相應減小。速度υ對PRF下限值的影響曲線如圖11（b）所示。

圖11　PRF下限值的影響曲線

5　結　論

本文在設計彈載下降段大前斜聚束SAR成像工作時序時，通過建立成像幾何模型，提出了一種基于場景點遍歷的多普勒帶寬計算方法，相比于傳統(tǒng)方法，該方法能夠得到準確的PRF下限值，解決了傳統(tǒng)計算方法存在的發(fā)射脈沖數(shù)過多及PRF參數(shù)無法設計的問題。同時，通過場景點遍歷，由雷達方位、俯仰波束寬度不一致帶來的多普勒中心偏移帶寬Bd難以準確計算的問題也得到很好解決。在研究實際彈載環(huán)境中存在的運動偏差等因素對時序設計的影響時，發(fā)現(xiàn)運動偏差、速度框架角偏差、加速度、雷達波束指向偏差和雷達波束展寬均會影響PRF下限值，從而影響時序設計。在無誤差彈道仿真實驗中，文獻［5］中方法因PRF下限值大于上限值，導致PRF參數(shù)無法設計，而本文方法由于能得到準確的PRF下限值，選出了合理的PRF參數(shù)。在加誤差彈道仿真實驗時，本文方法通過設計出合理的PRF參數(shù)，畫出雷達工作時序圖。因此本法方法能較好地滿足工程應用中彈載下降段大前斜聚束SAR成像時序設計的需要。最后，在時序設計模型的基礎上，研究出通過減小等效斜視角和雷達平臺速度的方法進一步減少發(fā)射脈沖數(shù)，為通過彈道優(yōu)化實現(xiàn)發(fā)射脈沖最少提供了理論依據(jù)。

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李亞超（1981-），通訊作者，男，副教授，博士，主要研究方向為雷達成像和實時信號處理。

E-mail：ycli@mail.xidian.edu.cn

全英匯（1981-），男，副教授，博士，主要研究方向為雷達信號實時處理。

E-mail：yhquan@mail.xidian.edu.cn

邢孟道（1975-），男，教授，博士，主要研究方向為雷達成像和目標識別。

E-mail：xmd@xidian.edu.cn

Sequential design for highly squinted missile-borne spotlight SAR imaging on descent trajectory

DENG Huan，LI Ya-chao，QUAN Ying-hui，XING Meng-dao
（National Laboratory of Radar Signal Processing，Xidian Uniυersity，Xi'an 710071，China）

A novel method for computing the Doppler bandwidth based on traversing the scene scattering point is presented.This method can get the accurate lower limit value of pulse repetition frequency（PRF），which solves the problems that transmitting pulses are overmuch and PRF parameters are incapable to design with traditional methods.Meanwhile，in the case of different azimuth and pitch beam width，the problem of exactly calculating the PRF lower limit value is solved.A model for PRF parameters design is constructed according to radar system parameters and the missile borne high dynamic motion feature，on the basis of which，a method for trajectory optimization is proposed to minimize the transmitting pulses by reducing the equivalent squint angle and the velocity of the radar platform.Trajectory simulation results validate that the proposed method can better meet the need of sequence design for high squint missile borne spotlight synthetic aperture radar imaging on large maneuvering descent trajectory in engineering application.

highly squinted missile-borne spotlight；synthetic aperture radar（SAR）；sequential design；pulse repetition frequency（PRF）

TN 957

A

10.3969/j.issn.1001-506X.2016.05.10

1001-506X（2016）05-1032-07

2015-05-14；

2015-09-07；網(wǎng)絡優(yōu)先出版日期：2015-11-12。

網(wǎng)絡優(yōu)先出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.2422.TN.20151112.1436.002.html

國家自然科學基金（61001211，61303035，61471283）；中央高校基本科研業(yè)務費（K5051202016）資助課題

鄧歡（1991-），男，碩士研究生，主要研究方向為大前斜視聚束SAR成像。

E-mail：hahadou110110@sina.com