一种星载下视探冰合成孔径雷达传输路径计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114280548A(43)申请公布日2022.04.05(21)申请号202111545082.4(22)申请日2021.12.16(71)申请人中国空间技术研究院地址100094北京市海淀区友谊路104号申请人航天东方红卫星有限公司(72)发明人刘敏肖鹏刘露王成眭晓虹陈亮袁春柱(74)专利代理机构北京格允知识产权代理有限公司11609代理人张莉瑜(51)Int.Cl.G01S7/02(2006.01)G01S13/90(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图6页(54)发明名称一种星载下视探冰合成孔径雷达传输路径计算方法(57)摘要本发明涉及雷达探测技术领域，尤其涉及一种星载下视探冰合成孔径雷达传输路径计算方法，包括：获取地球模型参数、星载下视探冰合成孔径雷达的系统参数及回波仿真参数；回波仿真参数包括方位时刻序列，以及转动地心坐标系下的天线位置序列和冰内目标位置；在南极、北极或其他被冰覆盖的待探测区域，以地球表面之上为空气介质、地球表面之下为冰介质，对于每一个方位时刻，求解相应传输路径在冰介质中对应的地心角，进而分别确定传输路径在空气介质和冰介质中的长度；传输路径连接对应的天线位置与冰内目标位置，且位于发射天线波束范围之内。本发明能够更为准确地确定传输路径，为雷达成像、回波仿真等提供技术支持。CN114280548ACN114280548A权利要求书1/3页1.一种星载下视探冰合成孔径雷达传输路径计算方法，其特征在于，包括：获取地球模型参数、星载下视探冰合成孔径雷达的系统参数及回波仿真参数；所述回波仿真参数包括方位时刻序列，以及转动地心坐标系下的天线位置序列和冰内目标位置；在待探测区域，以地球表面之上为空气介质、地球表面之下为冰介质，对于每一个方位时刻，求解相应传输路径在冰介质中对应的地心角，进而分别确定传输路径在空气介质和冰介质中的长度；所述传输路径连接对应的天线位置与冰内目标位置，且位于发射天线波束范围之内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于一个方位时刻，求解相应传输路径在冰介质中对应的地心角α2，包括：计算天线S到地心O、冰内目标P2到地心O和天线S到冰内目标P2的距离，并算出天线S和冰内目标P2对应的地心角α；基于地球模型参数和相应的天线位置，计算天线S的星下点的本地半径RL；设传输路径经过冰面入射点P1，且冰面入射点P1至地心O的距离与天线S的星下点的本地半径RL相等，分别计算在冰面入射点P1处冰面入射角θi1的正弦sinθi1和冰内目标P2的入射角θi2的正弦sinθi2的表达式；根据折射定理，基于正弦sinθi1和正弦sinθi2的表达式，得到冰介质与空气介质的介电常数之比n1的表达式；基于天线S到地心O的距离、冰内目标P2到地心O的距离、冰面入射点P1到地心O的距离和地心角α，根据冰介质与空气介质的介电常数之比n1的表达式，解算传输路径在冰介质中对应的地心角α2。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算天线S到地心O的距离，表达式为：其中，Rs(ti)＝[Rsxi,Rsyi,Rszi]表示第i(i＝1,2,…,Na)个方位时刻ti的对应天线S的位置坐标，Na表示方位向采样点数；所述计算冰内目标P2到地心O的距离，表达式为：其中，[P2x,P2y,P2z]表示冰内目标P2的位置坐标；所述计算天线S到冰内目标P2的距离，表达式为：所述算出天线S和冰内目标P2对应的地心角α，表达式为：4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算天线S的星下点的本地半径RL，包括：计算天线S星下点的纬度Φs，表达式为：2CN114280548A权利要求书2/3页计算天线S星下点的经度Ψs，表达式为：得到星下点的本地半径RL：其中，Re为地球赤道半径，Rp为地球椭球极半径。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，计算在冰面入射点P1处冰面入射角θi1的正弦sinθi1的表达式，包括：α1表示传输路径在空气介质中对应的地心角，α＝α1+α2；计算冰内目标P2的入射角θi2的正弦sinθi2的表达式，包括：所述得到冰介质与空气介质的介电常数之比n1的表达式，包括：冰内折射角θt1和冰内目标P2的入射角θi2之间的关系为θt1＝θi2‑α2，得到冰内折射角θt1的正弦sinθt1表达式为：根据折射定理，冰介质与空气介质的介电常数之比n1的表达式为：6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述解算传输路径在冰介质中对应的地心角α2，包括：设地心角α2足够小，θt1＝θi2‑α2≈θi2，则得到冰介质与空气介质的介电常数之比n1的表达式为：3CN114280548A权利要求书3/3页对上述表达式两侧取平方，设x＝sinα2，则