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《一种基于相位扫描的机载SAR运动补偿算法及实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第27卷第1期2010年1月中国科学院研究生院学报JournaloftheGraduateSchoo)oftheChineseAcademyofSciences文章缩号：1002-1175（2010）01.0070-06一种基于相位扫描的机载SAR运动补偿算法及实现李欣伟皿,张平打朱磊'（1中国科学院电子学研究所，北京100190；2中国科学院研究生院，北京100190；3中国人民解放军总参谋部陆航部，北京1000⑵（2009年3月13日收積h2009年9月16日收修改稿）LiXW,ZhangPfZhnL.An
2、airborneSARmotioncompensationalgorithmbasedonarrayscanninganditsimplementation[J]•JournaloftheGraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,2010,27（1）：70*75.摘要机载SAR采用相控阵天践是一个重要发展方向，而运动补偿系统对机栽SAR系统至关重要•本文采用坐标映射的方法将大地坐标系下的预定波束指向映射到天线平台坐标系下，并转换为天践阵元的相位偏移，完成波束控制，实
3、现了机载SAR的运动补偿.在基于DSP和FPGA的硬件平台上实现了该算法•初步实验结果验证了软、硬件的正确性.关键词相控阵，机载合成孔径雷达，运动补偿，DSP,FPGA中图分类号TP273.51引言机载合成孔径雷达（SAR）是一种高分辨率成像雷达，其成像原理是基于天线相对于成像地域作匀速直线运动,在成像过程中要求天线波束稳定而且精确地指向测绘带•然而载机在实际飞行时，其3个姿态角（偏航角、俯仰角、横滚角）受大气扰动力矩影响而产生变化,破坏天线的姿态稳定，进而影响了波束指向⑴•因此，对角运动误差的补偿对高分辨率成
4、像至关重要，而角运动补偿的关键是稳定波束指向.对于机械扫描天线的机载SAR,通常将天线放置在稳定平台上，通过控制平台支承轴相对于载机的转动使波束按照一定的规律扫描⑵•而对于电扫描天线的机载SAR,则是通过计算机控制送往天线各阵元的电流相位来改变波束的方向•在公开发表的文献中,对基于机械扫描的角运动补偿研究较多，而对基于电扫描的角运动补偿少有报道•本文对电扫描中的相位扫描法进行了研究，在此基础上，设计了基于相位扫描的运动补偿系统，并在DSP和FPGA硬件平台上进行了验证.2相控阵雷达运动补偿系统2.1相控阵相位扫
5、描系统组成相控阵雷达的相位扫描系统由天线阵、移相器、波束指向控制器和波束形成模块组成⑶•波束控制器产生相移指令，控制天线子阵中每个阵元的相位，然后通过波束形成模块形成波束.2.2相位扫描法原理设2维平面相控阵夭线在图1所示的巧平面上，共有个天线单元,单元间距为必（沿％轴方tE-mail:lixinwei19850215@yahoo,com.cn92算法流粮图3液束与大地坐标系的关系示意图图4敘机运动示竄图向）和£（沿y轴方向），天线波束指向为0乩其中e为俯仰角冷为方位角•根据相邻单元之间信号的“空间相位差”与移
6、相器提供的“阵内相位差”相等的原理⑷，则阵列中第（R,i）单元相对于第（0,0）单元的相位为2打2*rrxd、—sin^cos^p+ixd2—sin^sin^p+C（R）・（1）这就是每一单元的移相器的理论移相值•在实际应用中为了得到所需的波束形状，较低的副瓣还需通过天线近场测试进行波程校正，改变波控码，修正移相值•因此，实际的公式应为^sin&co甲+ixJ2^gin^sin^,+C(R,i),其中,C（Xi）为修正值.2・3基于相位扫描的运动补偿算法由于载机在飞行过程中，飞机姿态的变化会引起天线波束指向偏离
7、预定指向•本算法的核心思想是将相对于大地坐标系的预定波束指向映射到天线平台坐标系下，在该坐标系下计算波控码,控制波束指向，使其在载机平台的姿态变化时保持稳定•算法流程如图2所示.该算法涉及到4个坐标系，坐标系定义如下.大地坐标系OXJtZti原点0是载机重心在地球表面上的投影,X*,轴位于当地水平面内,X,轴指向东，乙轴指向北，乙轴沿载体竖轴向上，即OX^OY^OZ,矢量坐标系，如图3所示.载机理想运动坐标系OXYZ：原点0是载机在t=0时刻重心在地球表面上的投影,X、y轴位于当地水平面内,X轴为理想航迹线在水
8、平面内的投影，丫轴向右旋转90°,Z轴沿当地地理垂线向下.如图4所示.载机机体坐标系OX'bZb：原点0是载机重心,兀轴沿载机横轴向右，人轴沿载机纵轴向前,Zb轴沿载体竖轴向上.(3)匕丿2八a」=[aa][aj[ar]tcosa.-sina#010sinaa0、cosaa001>(6)[aj-0cosa,.0-sinaz
